JPH07329189A - 三次元物体の製造方法及び製造装置 - Google Patents
三次元物体の製造方法及び製造装置Info
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- JPH07329189A JPH07329189A JP6132069A JP13206994A JPH07329189A JP H07329189 A JPH07329189 A JP H07329189A JP 6132069 A JP6132069 A JP 6132069A JP 13206994 A JP13206994 A JP 13206994A JP H07329189 A JPH07329189 A JP H07329189A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小気泡の発生現象等を回避しつつ、三次元物体
の製造に要する時間を短縮できるようにする。 【構成】光を照射されることにより硬化する液状光硬化
性樹脂Ｒを収容した浴槽２と、この浴槽２内にて昇降可
能な成型架台３と、浴槽２の上方に配置されて液状光硬
化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に焦点を合わせて選択的に（任意
の２次元形状を描くように）光Ｌを照射可能な光照射装
置と、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 を撫でるように水
平方向に移動可能な平滑部材としてのドクターブレード
４とから三次元物体製造装置１を構成する。そして、ド
クターブレード４の移動速度を、次々と生成される薄膜
の形成回数に応じて可変とする。
の製造に要する時間を短縮できるようにする。 【構成】光を照射されることにより硬化する液状光硬化
性樹脂Ｒを収容した浴槽２と、この浴槽２内にて昇降可
能な成型架台３と、浴槽２の上方に配置されて液状光硬
化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に焦点を合わせて選択的に（任意
の２次元形状を描くように）光Ｌを照射可能な光照射装
置と、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 を撫でるように水
平方向に移動可能な平滑部材としてのドクターブレード
４とから三次元物体製造装置１を構成する。そして、ド
クターブレード４の移動速度を、次々と生成される薄膜
の形成回数に応じて可変とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、三次元ＣＡＤで設計
された立体モデルの三次元形状データや三次元形状測定
器等で計測された三次元形状データを水平面で多層に分
割して生成される二次元多層データに基づいて、液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して樹脂薄膜を積
層することにより三次元物体を製造する方法及び装置の
改良に関し、特に、液状光硬化性樹脂の表面を撫でるよ
うに移動する平滑部材の移動速度を適宜調整することに
より、短時間で高品質の三次元物体を製造できるように
したものである。
された立体モデルの三次元形状データや三次元形状測定
器等で計測された三次元形状データを水平面で多層に分
割して生成される二次元多層データに基づいて、液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して樹脂薄膜を積
層することにより三次元物体を製造する方法及び装置の
改良に関し、特に、液状光硬化性樹脂の表面を撫でるよ
うに移動する平滑部材の移動速度を適宜調整することに
より、短時間で高品質の三次元物体を製造できるように
したものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の技術としては、例えば特
開昭６１−１１４８１８号公報に開示されたものが公知
である。即ち、この従来の技術は、液状光硬化性樹脂の
表面に選択的に光を照射して生成される薄膜の上面を新
たに覆う液状光硬化性樹脂を平滑にするのに必要な時間
を短縮することを目的として開発された技術であって、
簡単に説明すれば、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽上
にその浴槽の幅に対応する長さの平滑板を配置し、樹脂
供給口より浴槽内に供給される液状光硬化性樹脂を撫で
るようにその平滑板を水平に移動させる構造となってい
る。
開昭６１−１１４８１８号公報に開示されたものが公知
である。即ち、この従来の技術は、液状光硬化性樹脂の
表面に選択的に光を照射して生成される薄膜の上面を新
たに覆う液状光硬化性樹脂を平滑にするのに必要な時間
を短縮することを目的として開発された技術であって、
簡単に説明すれば、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽上
にその浴槽の幅に対応する長さの平滑板を配置し、樹脂
供給口より浴槽内に供給される液状光硬化性樹脂を撫で
るようにその平滑板を水平に移動させる構造となってい
る。
【０００３】このような構造であれば、粘度の高い（通
常、５〜２００ポイズ程度の）液状光硬化性樹脂であっ
ても、その表面を比較的短時間の内に平滑にすることが
できるから、三次元物体の製造のための全体の所要時間
の短縮化を図ることができたのである。
常、５〜２００ポイズ程度の）液状光硬化性樹脂であっ
ても、その表面を比較的短時間の内に平滑にすることが
できるから、三次元物体の製造のための全体の所要時間
の短縮化を図ることができたのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、この種の技術
に用いられる液状光硬化性樹脂は、光の照射量に応じて
光重合反応が進行し、それと共に機械的強度も増大する
という特徴を有する。通常、個々の薄膜を形成する段階
では、成型時間を短縮するために薄膜形成に必要な最低
量の光量の光を照射し、三次元物体の成型を完了後再度
光を照射して、十分な機械的強度を得るという方法が採
られる。従って、ひとつの薄膜の上方に次々と新たな薄
膜が形成されても、この段階では各薄膜の機械的強度は
それほど高くはなく、それら薄膜間の接着強度もまた非
常に弱いものである。このため、上述した従来の技術を
採用した場合、所要時間の大幅な短縮化を図るために平
滑板を高速で移動させてしまうと、液状光硬化性樹脂の
粘性により急激に剪断応力がその平滑板と液状光硬化性
樹脂との境界面で発生し、その応力が下層の薄膜と新た
な液状光硬化性樹脂との界面に作用して、薄膜間で剥離
変形を起こす可能性が高くなってしまう。そして、この
剥離変形が大きくなり薄膜の上端が液状光硬化性樹脂の
液面から上方に迫り出すようになると、移動する平滑板
と接触するようになり、製造中の物体が損傷したり、場
合によっては成型架台から物体が剥離してしまう可能性
さえある（第１の課題）。
に用いられる液状光硬化性樹脂は、光の照射量に応じて
光重合反応が進行し、それと共に機械的強度も増大する
という特徴を有する。通常、個々の薄膜を形成する段階
では、成型時間を短縮するために薄膜形成に必要な最低
量の光量の光を照射し、三次元物体の成型を完了後再度
光を照射して、十分な機械的強度を得るという方法が採
られる。従って、ひとつの薄膜の上方に次々と新たな薄
膜が形成されても、この段階では各薄膜の機械的強度は
それほど高くはなく、それら薄膜間の接着強度もまた非
常に弱いものである。このため、上述した従来の技術を
採用した場合、所要時間の大幅な短縮化を図るために平
滑板を高速で移動させてしまうと、液状光硬化性樹脂の
粘性により急激に剪断応力がその平滑板と液状光硬化性
樹脂との境界面で発生し、その応力が下層の薄膜と新た
な液状光硬化性樹脂との界面に作用して、薄膜間で剥離
変形を起こす可能性が高くなってしまう。そして、この
剥離変形が大きくなり薄膜の上端が液状光硬化性樹脂の
液面から上方に迫り出すようになると、移動する平滑板
と接触するようになり、製造中の物体が損傷したり、場
合によっては成型架台から物体が剥離してしまう可能性
さえある（第１の課題）。
【０００５】また、平滑板の速度が高速であると、その
移動の際に液状光硬化性樹脂表面で気泡を巻き込みやす
くなってしまい、液状光硬化性樹脂内に多量の気泡が混
入して、液状光硬化性樹脂表面の平滑性が保たれないば
かりか、内部に空隙部を有する状態で硬化が行われるこ
ととなり、各薄膜間の接着不良により薄膜の上端が液状
光硬化性樹脂の液面から上方に迫り出して上述したよう
な不具合を招いてしまう。仮に、そのような不具合を招
かなかったとしても、製造された物体にピンホール等の
欠損部を生じたり、内部の空隙部のため充分な強度が得
られなくなることがある（第２の課題）。
移動の際に液状光硬化性樹脂表面で気泡を巻き込みやす
くなってしまい、液状光硬化性樹脂内に多量の気泡が混
入して、液状光硬化性樹脂表面の平滑性が保たれないば
かりか、内部に空隙部を有する状態で硬化が行われるこ
ととなり、各薄膜間の接着不良により薄膜の上端が液状
光硬化性樹脂の液面から上方に迫り出して上述したよう
な不具合を招いてしまう。仮に、そのような不具合を招
かなかったとしても、製造された物体にピンホール等の
欠損部を生じたり、内部の空隙部のため充分な強度が得
られなくなることがある（第２の課題）。
【０００６】さらに、液状光硬化性樹脂内には製造開始
時に成型架台を浴槽内の液状光硬化性樹脂中に浸漬した
際等に巻き込まれた気泡が混入しているのが通常であ
り、その気泡が粘度の高い液状光硬化性樹脂から完全に
抜けるまでには長時間（樹脂の粘度にもよるが、場合に
よっては半日程度）を要することから、気泡が混入した
ままの液状光硬化性樹脂を使用せざるをえないのが現状
である。そのような気泡は、自然に浮上して液状光硬化
性樹脂表面から脱泡するのであるが、液面に達した気泡
と移動する平滑板とが激しく衝突してしまうと、その比
較的大きな気泡が破裂し、内部に封じ込まれていた空気
がその周囲の液状光硬化性樹脂と攪拌されて多数の小さ
な気泡が生成されてしまう。そして、この多数の小さな
気泡がこれから硬化する液状光硬化性樹脂の表面に広く
散布されてしまい、上述したような気泡混入による不具
合を招いてしまうのである（第３の課題）。
時に成型架台を浴槽内の液状光硬化性樹脂中に浸漬した
際等に巻き込まれた気泡が混入しているのが通常であ
り、その気泡が粘度の高い液状光硬化性樹脂から完全に
抜けるまでには長時間（樹脂の粘度にもよるが、場合に
よっては半日程度）を要することから、気泡が混入した
ままの液状光硬化性樹脂を使用せざるをえないのが現状
である。そのような気泡は、自然に浮上して液状光硬化
性樹脂表面から脱泡するのであるが、液面に達した気泡
と移動する平滑板とが激しく衝突してしまうと、その比
較的大きな気泡が破裂し、内部に封じ込まれていた空気
がその周囲の液状光硬化性樹脂と攪拌されて多数の小さ
な気泡が生成されてしまう。そして、この多数の小さな
気泡がこれから硬化する液状光硬化性樹脂の表面に広く
散布されてしまい、上述したような気泡混入による不具
合を招いてしまうのである（第３の課題）。
【０００７】以上のような点から平滑板は高速で移動さ
せることはできなかったが、物体製造に要する時間のよ
り一層の短縮化を図るために、平滑板の移動に要する時
間を短縮化できる技術の開発が望まれていた。そこで本
発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に
着目してなされたものであって、所要時間の大幅な短縮
化が図られる三次元物体の製造方法及び製造装置を提供
することを目的としている。
せることはできなかったが、物体製造に要する時間のよ
り一層の短縮化を図るために、平滑板の移動に要する時
間を短縮化できる技術の開発が望まれていた。そこで本
発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に
着目してなされたものであって、所要時間の大幅な短縮
化が図られる三次元物体の製造方法及び製造装置を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容し
た浴槽内にて昇降可能な成型架台をその上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される位置に保持した状態
で前記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して
最下層の薄膜を形成し、その後に、前記成型架台を所定
距離下降させる架台下降工程と、前記液状光硬化性樹脂
の表面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状光
硬化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状
光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成
する薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望形
状の三次元物体を製造する方法において、前記平滑部材
の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えることと
した。
に、請求項１に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容し
た浴槽内にて昇降可能な成型架台をその上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される位置に保持した状態
で前記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して
最下層の薄膜を形成し、その後に、前記成型架台を所定
距離下降させる架台下降工程と、前記液状光硬化性樹脂
の表面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状光
硬化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状
光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成
する薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望形
状の三次元物体を製造する方法において、前記平滑部材
の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えることと
した。
【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容した浴槽内に
て昇降可能な成型架台をその上面に前記液状光硬化性樹
脂の薄い層が形成される位置に保持した状態で前記液状
光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して最下層の薄
膜を形成し、その後に、前記成型架台を所定距離下降さ
せる架台下降工程と、前記浴槽内に前記液状光硬化性樹
脂を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化性樹脂の
表面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状光硬
化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望形状
の三次元物体を製造する方法において、前記平滑部材の
移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えることとし
た。
２に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容した浴槽内に
て昇降可能な成型架台をその上面に前記液状光硬化性樹
脂の薄い層が形成される位置に保持した状態で前記液状
光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して最下層の薄
膜を形成し、その後に、前記成型架台を所定距離下降さ
せる架台下降工程と、前記浴槽内に前記液状光硬化性樹
脂を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化性樹脂の
表面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状光硬
化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望形状
の三次元物体を製造する方法において、前記平滑部材の
移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えることとし
た。
【００１０】そして、上記目的を達成するために、請求
項３に係る発明は、浴槽内に薄い層を形成するように収
容された液状光硬化性樹脂に選択的に光を照射して最下
層の薄膜を形成し、その後に、前記浴槽内に前記液状光
硬化性樹脂を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化
性樹脂の表面を撫でるように平滑部材を移動させてその
液状光硬化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前
記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜
を形成する薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより
所望形状の三次元物体を製造する方法において、前記平
滑部材の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変える
こととした。
項３に係る発明は、浴槽内に薄い層を形成するように収
容された液状光硬化性樹脂に選択的に光を照射して最下
層の薄膜を形成し、その後に、前記浴槽内に前記液状光
硬化性樹脂を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化
性樹脂の表面を撫でるように平滑部材を移動させてその
液状光硬化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前
記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜
を形成する薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより
所望形状の三次元物体を製造する方法において、前記平
滑部材の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変える
こととした。
【００１１】さらに、上記請求項２又は３に係る発明に
おいて、前記樹脂補充工程を、前記平滑部材に先行して
水平に移動する容器から浴槽内へ徐々に液状光硬化性樹
脂を補充する工程とすることもできる（以下、改良発明
Ａという）。そして、上記発明において、平滑部材の移
動速度を、薄膜の形成回数の増加に応じて速くすること
もできる（以下、改良発明Ｂという）。
おいて、前記樹脂補充工程を、前記平滑部材に先行して
水平に移動する容器から浴槽内へ徐々に液状光硬化性樹
脂を補充する工程とすることもできる（以下、改良発明
Ａという）。そして、上記発明において、平滑部材の移
動速度を、薄膜の形成回数の増加に応じて速くすること
もできる（以下、改良発明Ｂという）。
【００１２】一方、上記目的を達成するために、請求項
４に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、
この浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距
離ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一
段下降した後に前記液状光硬化性樹脂の表面を撫でるよ
うに移動する平滑部材と、この平滑部材の動作が完了し
た後に前記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射
して薄膜を形成する光照射手段と、を備えた三次元物体
の製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前記薄
膜の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設け
た。
４に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、
この浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距
離ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一
段下降した後に前記液状光硬化性樹脂の表面を撫でるよ
うに移動する平滑部材と、この平滑部材の動作が完了し
た後に前記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射
して薄膜を形成する光照射手段と、を備えた三次元物体
の製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前記薄
膜の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設け
た。
【００１３】また、上記目的を達成するために、請求項
５に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、
この浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距
離ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一
段下降した後に前記浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を補
充する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によって前記
液状光硬化性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹
脂の表面を撫でるように移動する平滑部材と、この平滑
部材の動作が完了した後に前記液状光硬化性樹脂の表面
に選択的に光を照射して薄膜を形成する光照射手段と、
を備えた三次元物体の製造装置において、前記平滑部材
の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて可変とする速
度制御手段を設けた。
５に係る発明は、液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、
この浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状
光硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距
離ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一
段下降した後に前記浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を補
充する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によって前記
液状光硬化性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹
脂の表面を撫でるように移動する平滑部材と、この平滑
部材の動作が完了した後に前記液状光硬化性樹脂の表面
に選択的に光を照射して薄膜を形成する光照射手段と、
を備えた三次元物体の製造装置において、前記平滑部材
の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて可変とする速
度制御手段を設けた。
【００１４】そして、上記目的を達成するために、請求
項６に係る発明は、薄い層を形成するように液状光硬化
性樹脂を収容した浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を所定
量ずつ補充する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によ
って前記液状光硬化性樹脂が補充される前の前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成す
る光照射手段と、前記樹脂補充手段によって前記液状光
硬化性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹脂の表
面を撫でるように移動する平滑部材と、を備えた三次元
物体の製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前
記薄膜の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設
けた。
項６に係る発明は、薄い層を形成するように液状光硬化
性樹脂を収容した浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を所定
量ずつ補充する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によ
って前記液状光硬化性樹脂が補充される前の前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成す
る光照射手段と、前記樹脂補充手段によって前記液状光
硬化性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹脂の表
面を撫でるように移動する平滑部材と、を備えた三次元
物体の製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前
記薄膜の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設
けた。
【００１５】さらに、上記請求項５又は６に係る発明に
おいて、前記樹脂補充手段を、前記平滑部材に先行して
水平に移動し且つ前記液状光硬化性樹脂を前記浴槽内に
徐々に補充する移動式補充手段とすることもできる（以
下、改良発明Ｃという）。そして、上記発明において、
速度制御手段は、平滑部材の移動速度を、薄膜の形成回
数の増加に応じて速くするようにすることもできる（以
下、改良発明Ｄという）。
おいて、前記樹脂補充手段を、前記平滑部材に先行して
水平に移動し且つ前記液状光硬化性樹脂を前記浴槽内に
徐々に補充する移動式補充手段とすることもできる（以
下、改良発明Ｃという）。そして、上記発明において、
速度制御手段は、平滑部材の移動速度を、薄膜の形成回
数の増加に応じて速くするようにすることもできる（以
下、改良発明Ｄという）。
【００１６】
【作用】請求項１に係る発明にあっては、先ず、成型架
台上面に最下層の薄膜が形成され、その後に、架台下降
工程と、平滑化工程と、薄膜形成工程とが繰り返し行わ
れるから、成型架台上面には、液状光硬化性樹脂が硬化
することにより形成される薄膜が次々と積層される。ま
た、請求項２に係る発明にあっては、先ず、成型架台上
面に最下層の薄膜が形成され、その後に、架台下降工程
と、樹脂補充工程と、平滑化工程と、薄膜形成工程とが
繰り返し行われるから、成型架台上面には、液状光硬化
性樹脂が硬化することにより形成される薄膜が次々と積
層される。そして、請求項３に係る発明にあっては、先
ず、浴槽内に収容された液状光硬化性樹脂が硬化して最
下層の薄膜が形成され、その後に、樹脂補充工程と、平
滑化工程と、薄膜形成工程とが繰り返し行われるから、
浴槽内には、液状光硬化性樹脂が硬化することにより形
成される薄膜が次々と積層される。
台上面に最下層の薄膜が形成され、その後に、架台下降
工程と、平滑化工程と、薄膜形成工程とが繰り返し行わ
れるから、成型架台上面には、液状光硬化性樹脂が硬化
することにより形成される薄膜が次々と積層される。ま
た、請求項２に係る発明にあっては、先ず、成型架台上
面に最下層の薄膜が形成され、その後に、架台下降工程
と、樹脂補充工程と、平滑化工程と、薄膜形成工程とが
繰り返し行われるから、成型架台上面には、液状光硬化
性樹脂が硬化することにより形成される薄膜が次々と積
層される。そして、請求項３に係る発明にあっては、先
ず、浴槽内に収容された液状光硬化性樹脂が硬化して最
下層の薄膜が形成され、その後に、樹脂補充工程と、平
滑化工程と、薄膜形成工程とが繰り返し行われるから、
浴槽内には、液状光硬化性樹脂が硬化することにより形
成される薄膜が次々と積層される。
【００１７】従って、これら請求項１〜３の発明のいず
れにあっても、各薄膜の平面形状を適宜選定すれば、所
望形状の三次元物体が製造される。ここで、上述した第
１〜第３の課題のうち、第１及び第２の課題に関して
は、平滑部材の移動速度をある程度遅くすれば回避でき
ることが本発明者等の実験により確認されている。しか
し、それら第１及び第２の課題を回避できる程度に平滑
部材の移動速度を遅くしても、第３の課題は回避できる
ものではなかった。
れにあっても、各薄膜の平面形状を適宜選定すれば、所
望形状の三次元物体が製造される。ここで、上述した第
１〜第３の課題のうち、第１及び第２の課題に関して
は、平滑部材の移動速度をある程度遅くすれば回避でき
ることが本発明者等の実験により確認されている。しか
し、それら第１及び第２の課題を回避できる程度に平滑
部材の移動速度を遅くしても、第３の課題は回避できる
ものではなかった。
【００１８】つまり、上記第１〜第３の課題全てを回避
するためには、上記第３の課題を回避できることが条件
となる。よって、液状光硬化性樹脂に混入している気泡
とその液面を撫でるように移動する平滑部材とが接触し
ても、多数の小さな気泡が発生しないようにすればよい
のであり、具体的には、液面付近に浮上している気泡が
平滑部材と接触して潰れても、その気泡内の空気が大気
中に拡散されればよいのであるから、単純に考えれば、
平滑部材を充分に遅い速度で移動させればよいことにな
るが、これでは所要時間が極めて長くなり生産性が低下
してしまう。
するためには、上記第３の課題を回避できることが条件
となる。よって、液状光硬化性樹脂に混入している気泡
とその液面を撫でるように移動する平滑部材とが接触し
ても、多数の小さな気泡が発生しないようにすればよい
のであり、具体的には、液面付近に浮上している気泡が
平滑部材と接触して潰れても、その気泡内の空気が大気
中に拡散されればよいのであるから、単純に考えれば、
平滑部材を充分に遅い速度で移動させればよいことにな
るが、これでは所要時間が極めて長くなり生産性が低下
してしまう。
【００１９】一方、液状光硬化性樹脂に混入している気
泡は、主に浴槽に液状光硬化性樹脂を注入した時に混入
した気泡であるから、製造開始直後は多量に含まれてい
るが、時間の経過とともに液面まで浮上して大気中に抜
ける。また、液面付近まで浮上した気泡は、平滑部材が
液状光硬化性樹脂の表面を撫でる際に一緒に移動し、三
次元物体の製造の支障とならない位置である浴槽の縁部
分に溜まるようになる。
泡は、主に浴槽に液状光硬化性樹脂を注入した時に混入
した気泡であるから、製造開始直後は多量に含まれてい
るが、時間の経過とともに液面まで浮上して大気中に抜
ける。また、液面付近まで浮上した気泡は、平滑部材が
液状光硬化性樹脂の表面を撫でる際に一緒に移動し、三
次元物体の製造の支障とならない位置である浴槽の縁部
分に溜まるようになる。
【００２０】このようなことから、液状光硬化性樹脂
（特に、三次元物体が製造される範囲の液状光硬化性樹
脂）に混入している気泡の量は、製造を開始してからの
経過時間（薄膜の形成回数）に応じて変化（減少）する
と言える。そして、気泡の量が少なくなれば、移動する
平滑部材との衝突により発生していた小さな気泡も発生
しにくくなるから、上記第３の課題を回避するために必
要な平滑部材の移動速度の上限は、気泡の量が多い場合
に比べて速くなる。
（特に、三次元物体が製造される範囲の液状光硬化性樹
脂）に混入している気泡の量は、製造を開始してからの
経過時間（薄膜の形成回数）に応じて変化（減少）する
と言える。そして、気泡の量が少なくなれば、移動する
平滑部材との衝突により発生していた小さな気泡も発生
しにくくなるから、上記第３の課題を回避するために必
要な平滑部材の移動速度の上限は、気泡の量が多い場合
に比べて速くなる。
【００２１】換言すれば、上記第１〜第３の課題を全て
回避するために必要な平滑部材の移動速度の上限は、一
定ではないのである。そこで、上記請求項１〜３に係る
発明にあっては、平滑部材の移動速度が薄膜の形成回数
に応じて可変であるため、薄膜の形成回数に対応して平
滑部材の移動速度を適宜設定しておけば、平滑部材は、
常に上記第１〜第３の課題を回避するために必要な移動
速度の上限に近い速度で移動するようになる。
回避するために必要な平滑部材の移動速度の上限は、一
定ではないのである。そこで、上記請求項１〜３に係る
発明にあっては、平滑部材の移動速度が薄膜の形成回数
に応じて可変であるため、薄膜の形成回数に対応して平
滑部材の移動速度を適宜設定しておけば、平滑部材は、
常に上記第１〜第３の課題を回避するために必要な移動
速度の上限に近い速度で移動するようになる。
【００２２】また、改良発明Ａにあっては、浴槽内に
は、平滑部材に先行して移動する容器から徐々に液状光
硬化性樹脂が補充されるため、浴槽の一部に集中的に液
状光硬化性樹脂を補充するのとは異なり、広い範囲に液
状光硬化性樹脂が供給されるから、その後に続く平滑部
材によって、薄膜の上面が良好に一定厚さの液状光硬化
性樹脂で薄く覆われる。
は、平滑部材に先行して移動する容器から徐々に液状光
硬化性樹脂が補充されるため、浴槽の一部に集中的に液
状光硬化性樹脂を補充するのとは異なり、広い範囲に液
状光硬化性樹脂が供給されるから、その後に続く平滑部
材によって、薄膜の上面が良好に一定厚さの液状光硬化
性樹脂で薄く覆われる。
【００２３】さらに、上述したように液状光硬化性樹脂
に混入している気泡の量は、製造を開始してからの経過
時間に応じて減少するのであるから、改良発明Ｂのよう
に、平滑部材の移動速度を薄膜の形成回数の増加に応じ
て速くすると、その平滑部材の移動速度は、上記第１〜
第３の課題を回避するために必要な移動速度の上限の変
化に対応して変化するようになる。なお、薄膜の形成回
数の増加に応じた平滑部材の移動速度の増速は、リニア
に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。段
階的に変化させる場合には、例えば脱泡が十分に行われ
た時点を境界として低速から高速に切り換えるようにし
てもよい。
に混入している気泡の量は、製造を開始してからの経過
時間に応じて減少するのであるから、改良発明Ｂのよう
に、平滑部材の移動速度を薄膜の形成回数の増加に応じ
て速くすると、その平滑部材の移動速度は、上記第１〜
第３の課題を回避するために必要な移動速度の上限の変
化に対応して変化するようになる。なお、薄膜の形成回
数の増加に応じた平滑部材の移動速度の増速は、リニア
に変化させてもよいし、段階的に変化させてもよい。段
階的に変化させる場合には、例えば脱泡が十分に行われ
た時点を境界として低速から高速に切り換えるようにし
てもよい。
【００２４】ここで、請求項４〜６に係る発明及び改良
発明Ｃ，Ｄは、上記請求項１〜３に係る発明及び改良発
明Ａ，Ｂの三次元物体の製造方法を実現するための装置
に関する発明である。従って、それら請求項４〜６に係
る発明及び改良発明Ｃ，Ｄの作用は、それぞれが対応す
る上記請求項１〜３に係る発明及び改良発明Ａ，Ｂの作
用と実質的に同一である。
発明Ｃ，Ｄは、上記請求項１〜３に係る発明及び改良発
明Ａ，Ｂの三次元物体の製造方法を実現するための装置
に関する発明である。従って、それら請求項４〜６に係
る発明及び改良発明Ｃ，Ｄの作用は、それぞれが対応す
る上記請求項１〜３に係る発明及び改良発明Ａ，Ｂの作
用と実質的に同一である。
【００２５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の第１実施例における三次元物体
製造装置１の構成を示す図であり、この三次元物体製造
装置１は、光を照射されることにより硬化する液状光硬
化性樹脂Ｒを収容した浴槽２と、この浴槽２内にて昇降
可能な成型架台３と、浴槽２の上方に配置されて液状光
硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に焦点を合わせて選択的に（任
意の２次元形状を描くように）光Ｌを照射可能な光照射
装置と、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 を撫でるように
水平方向に移動可能な平滑部材としてのドクターブレー
ド４と、を備えて構成されている。
明する。図１は本発明の第１実施例における三次元物体
製造装置１の構成を示す図であり、この三次元物体製造
装置１は、光を照射されることにより硬化する液状光硬
化性樹脂Ｒを収容した浴槽２と、この浴槽２内にて昇降
可能な成型架台３と、浴槽２の上方に配置されて液状光
硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に焦点を合わせて選択的に（任
意の２次元形状を描くように）光Ｌを照射可能な光照射
装置と、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 を撫でるように
水平方向に移動可能な平滑部材としてのドクターブレー
ド４と、を備えて構成されている。
【００２６】これらのうち、光照射装置は、図１には特
に図示はしないが、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ，コリメー
ションレンズ，シリンドリカルレンズ，ポリゴンミラ
ー，トロイダルレンズ，収束用レンズ等から構成される
公知の光走査装置が適用される。また、成型架台３は、
液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 と平行な上面３ａを有し
ていて、図示しない昇降装置によって、浴槽２内の上下
方向の任意の位置に変位することができるようになって
いる。
に図示はしないが、例えばＨｅ−Ｃｄレーザ，コリメー
ションレンズ，シリンドリカルレンズ，ポリゴンミラ
ー，トロイダルレンズ，収束用レンズ等から構成される
公知の光走査装置が適用される。また、成型架台３は、
液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 と平行な上面３ａを有し
ていて、図示しない昇降装置によって、浴槽２内の上下
方向の任意の位置に変位することができるようになって
いる。
【００２７】そして、ドクターブレード４は、浴槽２の
一方（図１に直交する方向）の幅より若干短い幅の平板
状部材であり、鋭角に形成された先端４ａが液状光硬化
性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に僅かに接触するように垂直につり
下げられていて、図示しない駆動装置によって、表面Ｒ
0 に沿って図１左右方向（ドクターブレード４の厚さ方
向）に浴槽２の幅方向の略全域に渡って移動可能となっ
ている。
一方（図１に直交する方向）の幅より若干短い幅の平板
状部材であり、鋭角に形成された先端４ａが液状光硬化
性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に僅かに接触するように垂直につり
下げられていて、図示しない駆動装置によって、表面Ｒ
0 に沿って図１左右方向（ドクターブレード４の厚さ方
向）に浴槽２の幅方向の略全域に渡って移動可能となっ
ている。
【００２８】この三次元物体製造装置１によって所望形
状の三次元物体を製造する際の動作を、図２（ａ）〜
（ｄ）を伴って説明する。即ち、図２（ａ）に示すよう
に、成型架台３を、その上面３ａ上に液状光硬化性樹脂
Ｒの薄い層が形成される初期位置に移動させ、その状態
を維持したまま光照射装置から選択的に光Ｌを照射して
液状光硬化性樹脂Ｒを硬化させ、上面３ａ上に薄膜５ａ
を形成する。なお、光照射装置から照射される光Ｌの走
査は、所望形状の三次元形状データを水平面で多層に分
割して生成される二次元多層データを最下層側から順に
選択されるひとつの平面データに基づいて行われる。三
次元形状データは、三次元ＣＡＤによるデザイン或いは
三次元形状測定器等で実際の物体を計測することにより
生成される。
状の三次元物体を製造する際の動作を、図２（ａ）〜
（ｄ）を伴って説明する。即ち、図２（ａ）に示すよう
に、成型架台３を、その上面３ａ上に液状光硬化性樹脂
Ｒの薄い層が形成される初期位置に移動させ、その状態
を維持したまま光照射装置から選択的に光Ｌを照射して
液状光硬化性樹脂Ｒを硬化させ、上面３ａ上に薄膜５ａ
を形成する。なお、光照射装置から照射される光Ｌの走
査は、所望形状の三次元形状データを水平面で多層に分
割して生成される二次元多層データを最下層側から順に
選択されるひとつの平面データに基づいて行われる。三
次元形状データは、三次元ＣＡＤによるデザイン或いは
三次元形状測定器等で実際の物体を計測することにより
生成される。
【００２９】最下層の薄膜５ａが形成されたら、図２
（ｂ）に示すように、成型架台３を所定距離下降させる
（架台下降工程）。この成型架台３の下降距離は、次々
と形成される薄膜の厚さ分（0.１mm〜0.５mm程度）に相
当する。成型架台３を下降させた直後は、液状光硬化性
樹脂の表面張力が大きく、しかも成型架台３の下降距離
が極く僅かであるため、図２（ｂ）に示されるように、
薄膜５ａの表面上には周囲の液状光硬化性樹脂は入り込
んではこない。
（ｂ）に示すように、成型架台３を所定距離下降させる
（架台下降工程）。この成型架台３の下降距離は、次々
と形成される薄膜の厚さ分（0.１mm〜0.５mm程度）に相
当する。成型架台３を下降させた直後は、液状光硬化性
樹脂の表面張力が大きく、しかも成型架台３の下降距離
が極く僅かであるため、図２（ｂ）に示されるように、
薄膜５ａの表面上には周囲の液状光硬化性樹脂は入り込
んではこない。
【００３０】そこで、本実施例では、成型架台３を所定
距離下降させた後に、ドクターブレード４を表面Ｒ0 を
撫でるように所定速度で移動させる（平滑化工程）。す
ると、図２（ｃ）に示すように、ドクターブレード４の
先端４ａに引きずられるように液状光硬化性樹脂Ｒが移
動するから、薄膜５ａ上にも液状光硬化性樹脂Ｒが入り
込むようになり、薄膜５ａ上は薄い液状光硬化性樹脂Ｒ
の層で覆われるし、表面Ｒ0 の細かい凹凸もドクターブ
レード４によって均され、そのドクターブレード４の移
動が完了した時点で表面Ｒ0 は略平滑化される。
距離下降させた後に、ドクターブレード４を表面Ｒ0 を
撫でるように所定速度で移動させる（平滑化工程）。す
ると、図２（ｃ）に示すように、ドクターブレード４の
先端４ａに引きずられるように液状光硬化性樹脂Ｒが移
動するから、薄膜５ａ上にも液状光硬化性樹脂Ｒが入り
込むようになり、薄膜５ａ上は薄い液状光硬化性樹脂Ｒ
の層で覆われるし、表面Ｒ0 の細かい凹凸もドクターブ
レード４によって均され、そのドクターブレード４の移
動が完了した時点で表面Ｒ0 は略平滑化される。
【００３１】つまり、成型架台３を下降させた直後にド
クターブレード４を移動させることにより、液状光硬化
性樹脂Ｒの表面Ｒ0 が平滑化されるまでの時間を、大幅
に短縮できるのである。表面Ｒ0 が平滑化されたら、図
２（ｄ）に示すように、再び光照射装置から選択的に光
Ｌを照射して液状光硬化性樹脂Ｒを硬化させ、薄膜５ａ
上に次段の薄膜５ｂを形成する（薄膜形成工程）。この
時、光照射装置から照射される光Ｌの走査は、最下層の
薄膜５ａを形成する際に選択されたひとつの平面データ
の上側の平面データに基づいて行われる。
クターブレード４を移動させることにより、液状光硬化
性樹脂Ｒの表面Ｒ0 が平滑化されるまでの時間を、大幅
に短縮できるのである。表面Ｒ0 が平滑化されたら、図
２（ｄ）に示すように、再び光照射装置から選択的に光
Ｌを照射して液状光硬化性樹脂Ｒを硬化させ、薄膜５ａ
上に次段の薄膜５ｂを形成する（薄膜形成工程）。この
時、光照射装置から照射される光Ｌの走査は、最下層の
薄膜５ａを形成する際に選択されたひとつの平面データ
の上側の平面データに基づいて行われる。
【００３２】薄膜５ｂが形成されたら、図２（ｂ）と同
様に再び成型架台３を所定距離下降させ、次いで図２
（ｃ）と同様にドクターブレード４を移動させ、図２
（ｄ）と同様に光Ｌを選択的に照射し、さらに再び図２
（ｂ）と同様に成型架台３を所定距離下降させ…、とい
う具合に、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す動作を繰り返し実
行する。
様に再び成型架台３を所定距離下降させ、次いで図２
（ｃ）と同様にドクターブレード４を移動させ、図２
（ｄ）と同様に光Ｌを選択的に照射し、さらに再び図２
（ｂ）と同様に成型架台３を所定距離下降させ…、とい
う具合に、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す動作を繰り返し実
行する。
【００３３】すると、成型架台３の上面３ａ上には、次
々の薄膜５ａ，５ｂ…が積層されていくから、上述した
三次元形状データを水平面で多層に分割して生成された
二次元多層データの全てについて上記繰り返し動作を行
った時点で、所望形状の三次元物体の成型が完了する。
そして、平滑化のために移動させるドクターブレード４
は、本実施例では、液状光硬化性樹脂Ｒの粘度や薄膜５
ａ，５ｂ…の積層回数により決まる所定速度で移動させ
ることとしている。
々の薄膜５ａ，５ｂ…が積層されていくから、上述した
三次元形状データを水平面で多層に分割して生成された
二次元多層データの全てについて上記繰り返し動作を行
った時点で、所望形状の三次元物体の成型が完了する。
そして、平滑化のために移動させるドクターブレード４
は、本実施例では、液状光硬化性樹脂Ｒの粘度や薄膜５
ａ，５ｂ…の積層回数により決まる所定速度で移動させ
ることとしている。
【００３４】ドクターブレード４の移動速度を液状光硬
化性樹脂Ｒの粘度のみならず、薄膜５ａ，５ｂ…の積層
回数にも応じて決めているのは、次の理由による。即
ち、図１に示す三次元物体製造装置１を用いて、モデル
サイズが１００mm×１００mm×１００mmのソリッドな立
方体を、各薄膜の厚さを0.２mm、粘度２５ポイズ（２０
℃）の液状光硬化性樹脂Ｒ、光走査速度を１００mm/se
c、光（活性光線）としてＨｅ−Ｃｄレーザー１０ｍ
Ｗ、照射面でのビーム径２００μｍ、浴槽２のサイズが
１５０mm×１５０mm×１５０mm、ドクターブレード４の
移動距離１５０mmという条件で三次元物体を製造する実
験を、ドクターブレード４の移動速度を適宜選定しつつ
行ってみたところ、下記のような結果が得られた。
化性樹脂Ｒの粘度のみならず、薄膜５ａ，５ｂ…の積層
回数にも応じて決めているのは、次の理由による。即
ち、図１に示す三次元物体製造装置１を用いて、モデル
サイズが１００mm×１００mm×１００mmのソリッドな立
方体を、各薄膜の厚さを0.２mm、粘度２５ポイズ（２０
℃）の液状光硬化性樹脂Ｒ、光走査速度を１００mm/se
c、光（活性光線）としてＨｅ−Ｃｄレーザー１０ｍ
Ｗ、照射面でのビーム径２００μｍ、浴槽２のサイズが
１５０mm×１５０mm×１５０mm、ドクターブレード４の
移動距離１５０mmという条件で三次元物体を製造する実
験を、ドクターブレード４の移動速度を適宜選定しつつ
行ってみたところ、下記のような結果が得られた。
【００３５】先ず、ドクターブレード４を、積層回数に
関係なく７５mm/secの一定速度で移動させた場合には、
ドクターブレード４の移動による大気中からの気泡の巻
き込みは確認されなかった。この場合、ドクターブレー
ド４の移動に要した総時間は１０００sec と比較的短時
間で済むことができた。しかし、製造開始時（成型架台
３を液状光硬化性樹脂Ｒ内に漬ける瞬間等）に液状光硬
化性樹脂Ｒ内に巻き込まれた気泡が、製造中に表面Ｒ0
まで浮上して移動中のドクターブレード４と激しく衝突
してしまい、大きな気泡が破裂してその内部の空気がド
クターブレード４周辺の余剰液状光硬化性樹脂Ｒと攪拌
され小さな気泡に増殖され、その増殖した小さな気泡が
液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の略全域に散布されてし
まい、表面Ｒ0 の平滑化が却って悪化したばかりか、液
状光硬化性樹脂Ｒ内に空隙部を有する状態で薄膜が形成
されることになり、三次元物体内にピンホール等の欠損
部を生じたり、各薄膜の接着不良を生じて薄膜の上端が
表面Ｒ0 から迫り出す剥離変形さえ生じ、その迫り出し
た部分が移動するドクターブレード４と接触して製造中
の物体を破損させることさえあった。
関係なく７５mm/secの一定速度で移動させた場合には、
ドクターブレード４の移動による大気中からの気泡の巻
き込みは確認されなかった。この場合、ドクターブレー
ド４の移動に要した総時間は１０００sec と比較的短時
間で済むことができた。しかし、製造開始時（成型架台
３を液状光硬化性樹脂Ｒ内に漬ける瞬間等）に液状光硬
化性樹脂Ｒ内に巻き込まれた気泡が、製造中に表面Ｒ0
まで浮上して移動中のドクターブレード４と激しく衝突
してしまい、大きな気泡が破裂してその内部の空気がド
クターブレード４周辺の余剰液状光硬化性樹脂Ｒと攪拌
され小さな気泡に増殖され、その増殖した小さな気泡が
液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の略全域に散布されてし
まい、表面Ｒ0 の平滑化が却って悪化したばかりか、液
状光硬化性樹脂Ｒ内に空隙部を有する状態で薄膜が形成
されることになり、三次元物体内にピンホール等の欠損
部を生じたり、各薄膜の接着不良を生じて薄膜の上端が
表面Ｒ0 から迫り出す剥離変形さえ生じ、その迫り出し
た部分が移動するドクターブレード４と接触して製造中
の物体を破損させることさえあった。
【００３６】次に、ドクターブレード４を、積層回数に
関係なく３０mm/secの一定速度で移動させた場合には、
上述した液状光硬化性樹脂Ｒ内の気泡とドクターブレー
ド４との衝突による小さな気泡の増殖現象も殆ど生じな
かった。この結果、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の平
滑性も良好になり、剥離変形による製造中の物体の破損
等の問題も解決された。
関係なく３０mm/secの一定速度で移動させた場合には、
上述した液状光硬化性樹脂Ｒ内の気泡とドクターブレー
ド４との衝突による小さな気泡の増殖現象も殆ど生じな
かった。この結果、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の平
滑性も良好になり、剥離変形による製造中の物体の破損
等の問題も解決された。
【００３７】しかし、ドクターブレード４の移動に要し
た総時間が２５００sec となり、製造時間全体の短縮化
にとっては好ましくないこととなった。次に、ドクター
ブレード４を、積層回数に関係なく一定速度４０mm/se
c，５０mm/sec，６０mm/secで移動させてみたところ、
５０mm/sec程度で上述した小さな気泡の増殖現象が顕著
となることが分かった。
た総時間が２５００sec となり、製造時間全体の短縮化
にとっては好ましくないこととなった。次に、ドクター
ブレード４を、積層回数に関係なく一定速度４０mm/se
c，５０mm/sec，６０mm/secで移動させてみたところ、
５０mm/sec程度で上述した小さな気泡の増殖現象が顕著
となることが分かった。
【００３８】以上をまとめると、下記の表１のようにな
る。
る。
【００３９】
【表１】
【００４０】次に、ドクターブレード４の移動速度を、
薄膜の形成回数に応じて可変としてみた。具体的には、
１〜４０層までを４０mm/sec、４１〜５００層を７５mm
/secとしてみたところ、上述した液状光硬化性樹脂Ｒ内
の気泡とドクターブレード４との衝突による小さな気泡
の増殖現象も殆ど生じなかった。その理由は、ドクター
ブレード４を低速で移動させる１〜４０層の間は、上述
したように小気泡の増殖現象は殆ど生じないし、ドクタ
ーブレード４を比較的高速で移動させる４１〜５００層
の間については、製造開始時に液状光硬化性樹脂Ｒ内に
巻き込まれた気泡が３０数層目の薄膜を形成している頃
には略脱泡が完了しているし、脱泡していない気泡につ
いても、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 付近まで浮上し
た際に、ドクターブレード４の移動に伴って三次元物体
の製造の支障とならない位置である浴槽の縁部分に溜ま
るようになるからである。
薄膜の形成回数に応じて可変としてみた。具体的には、
１〜４０層までを４０mm/sec、４１〜５００層を７５mm
/secとしてみたところ、上述した液状光硬化性樹脂Ｒ内
の気泡とドクターブレード４との衝突による小さな気泡
の増殖現象も殆ど生じなかった。その理由は、ドクター
ブレード４を低速で移動させる１〜４０層の間は、上述
したように小気泡の増殖現象は殆ど生じないし、ドクタ
ーブレード４を比較的高速で移動させる４１〜５００層
の間については、製造開始時に液状光硬化性樹脂Ｒ内に
巻き込まれた気泡が３０数層目の薄膜を形成している頃
には略脱泡が完了しているし、脱泡していない気泡につ
いても、液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 付近まで浮上し
た際に、ドクターブレード４の移動に伴って三次元物体
の製造の支障とならない位置である浴槽の縁部分に溜ま
るようになるからである。
【００４１】そして、途中からドクターブレード４を高
速で移動させるようにしたため、ドクターブレード４の
総移動時間も、１０７０sec と比較的短時間で済むよう
になり、効率的な三次元物体の製造が可能となる。ドク
ターブレード４の移動速度を、薄膜の形成回数に具体的
にどのように対応させて変化させるかは、液状光硬化性
樹脂Ｒの種類や製造される三次元物体の形状等に応じて
微妙に変わってくるものではあるが、その対応関係は適
宜実験を行えば体系的にまとめることも可能である。
速で移動させるようにしたため、ドクターブレード４の
総移動時間も、１０７０sec と比較的短時間で済むよう
になり、効率的な三次元物体の製造が可能となる。ドク
ターブレード４の移動速度を、薄膜の形成回数に具体的
にどのように対応させて変化させるかは、液状光硬化性
樹脂Ｒの種類や製造される三次元物体の形状等に応じて
微妙に変わってくるものではあるが、その対応関係は適
宜実験を行えば体系的にまとめることも可能である。
【００４２】いずれにしても、本実施例のように、ドク
ターブレード４の移動速度を例えばその駆動装置に回転
数可変の電動モータを用いることにより可変とし、ドク
ターブレード４の駆動装置を制御するマイクロコンピュ
ータ（速度制御手段）にて薄膜の形成回数をカウント
し、そのカウント数に応じて例えばカウント数が所定値
を超えるまではドクターブレード４の移動速度を低速と
し、超えた後はドクターブレード４の移動速度を高速と
することにより、上述した小気泡の増殖現象等の不具合
を招くことなく、三次元物体の製造に要する時間を短縮
して、効率的な三次元物体の製造が行えるようになるの
である。
ターブレード４の移動速度を例えばその駆動装置に回転
数可変の電動モータを用いることにより可変とし、ドク
ターブレード４の駆動装置を制御するマイクロコンピュ
ータ（速度制御手段）にて薄膜の形成回数をカウント
し、そのカウント数に応じて例えばカウント数が所定値
を超えるまではドクターブレード４の移動速度を低速と
し、超えた後はドクターブレード４の移動速度を高速と
することにより、上述した小気泡の増殖現象等の不具合
を招くことなく、三次元物体の製造に要する時間を短縮
して、効率的な三次元物体の製造が行えるようになるの
である。
【００４３】図３は本発明の第２実施例における三次元
物体製造装置１の構成を示す図である。なお、上記第１
実施例と同等の部材及び部位には、同じ符号を付し、そ
の重複する説明は省略する。即ち、本実施例は、新たな
液状光硬化性樹脂Ｒを補充する構成を設けた点が上記第
１実施例とは異なる特徴部分であり、具体的には、ドク
ターブレード４の進退方向の前後両側に下端側が開口可
能な移動式補充手段（樹脂補充手段）としての容器１０
Ａ，１０Ｂを取り付けるとともに、その容器１０Ａ，１
０Ｂに液状光硬化性樹脂Ｒを供給可能なノズル１１を浴
槽２上に臨ませ、さらに、浴槽２の上端部周囲にその浴
槽２からオーバーフローした液状光硬化性樹脂Ｒを回収
するトレイ１２を設けている。
物体製造装置１の構成を示す図である。なお、上記第１
実施例と同等の部材及び部位には、同じ符号を付し、そ
の重複する説明は省略する。即ち、本実施例は、新たな
液状光硬化性樹脂Ｒを補充する構成を設けた点が上記第
１実施例とは異なる特徴部分であり、具体的には、ドク
ターブレード４の進退方向の前後両側に下端側が開口可
能な移動式補充手段（樹脂補充手段）としての容器１０
Ａ，１０Ｂを取り付けるとともに、その容器１０Ａ，１
０Ｂに液状光硬化性樹脂Ｒを供給可能なノズル１１を浴
槽２上に臨ませ、さらに、浴槽２の上端部周囲にその浴
槽２からオーバーフローした液状光硬化性樹脂Ｒを回収
するトレイ１２を設けている。
【００４４】この三次元物体製造装置１の使用方法は、
基本的には上記第１実施例と同様であるが、浴槽２内の
縁部分まで液状光硬化性樹脂Ｒで満たす、つまり液状光
硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の高さを浴槽２の上端部に一致
させた状態で三次元物体の製造を行うようになってい
る。そして、ドクターブレード４を移動させる際には、
そのドクターブレード４に先行して水平に移動する容器
１０Ａ又は１０Ｂ（つまり、ドクターブレード４が図３
右方から左方に移動する場合には容器１０Ａ、逆に移動
する場合には容器１０Ｂ）の下端側を図４に破線で示す
ように開口させ、ノズル１１から容器１０Ａ，１０Ｂ内
に供給されていた液状光硬化性樹脂Ｒを、容器１０Ａ又
は１０Ｂの下端側開口部から浴槽２に徐々に補充する
（樹脂補充工程）ようになっている。
基本的には上記第１実施例と同様であるが、浴槽２内の
縁部分まで液状光硬化性樹脂Ｒで満たす、つまり液状光
硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 の高さを浴槽２の上端部に一致
させた状態で三次元物体の製造を行うようになってい
る。そして、ドクターブレード４を移動させる際には、
そのドクターブレード４に先行して水平に移動する容器
１０Ａ又は１０Ｂ（つまり、ドクターブレード４が図３
右方から左方に移動する場合には容器１０Ａ、逆に移動
する場合には容器１０Ｂ）の下端側を図４に破線で示す
ように開口させ、ノズル１１から容器１０Ａ，１０Ｂ内
に供給されていた液状光硬化性樹脂Ｒを、容器１０Ａ又
は１０Ｂの下端側開口部から浴槽２に徐々に補充する
（樹脂補充工程）ようになっている。
【００４５】このような構成であると、ドクターブレー
ド４が浴槽２内の液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に沿っ
て移動する際に、それに先行して移動する移動中の容器
１０Ａ又は１０Ｂから浴槽２内に徐々に新たな液状光硬
化性樹脂Ｒが補充され、その補充された液状光硬化性樹
脂Ｒが直ぐ後に続いて移動するドクターブレード４によ
って均され、余剰の液状光硬化性樹脂Ｒは浴槽２からオ
ーバーフローしてトレイ１２に回収されるから、表面Ｒ
0 を確実に平滑にすることができる。なお、トレイ１２
に回収された液状光硬化性樹脂Ｒは再利用されるから、
無駄になることもない。
ド４が浴槽２内の液状光硬化性樹脂Ｒの表面Ｒ0 に沿っ
て移動する際に、それに先行して移動する移動中の容器
１０Ａ又は１０Ｂから浴槽２内に徐々に新たな液状光硬
化性樹脂Ｒが補充され、その補充された液状光硬化性樹
脂Ｒが直ぐ後に続いて移動するドクターブレード４によ
って均され、余剰の液状光硬化性樹脂Ｒは浴槽２からオ
ーバーフローしてトレイ１２に回収されるから、表面Ｒ
0 を確実に平滑にすることができる。なお、トレイ１２
に回収された液状光硬化性樹脂Ｒは再利用されるから、
無駄になることもない。
【００４６】仮に、浴槽２内を液状光硬化性樹脂Ｒで満
たすことなく、しかもノズル１１等から浴槽２内の特定
位置に集中的に液状光硬化性樹脂Ｒを補充するような構
成とすると、移動開始時のドクターブレード４の長手方
向端部から横方向に漏れた液状光硬化性樹脂Ｒが浴槽２
の縁部分に溜まって液状光硬化性樹脂Ｒの厚い層を形成
し、ドクターブレード４が通過した後にその厚い層が浴
槽２内側に崩れてきてしまうから、その後に形成される
薄膜の周縁部分が肉厚になってしまう可能性が高いが、
本実施例の構成であればそのようなことは生じないか
ら、表面Ｒ0 を高い精度で平滑にすることができるので
ある。
たすことなく、しかもノズル１１等から浴槽２内の特定
位置に集中的に液状光硬化性樹脂Ｒを補充するような構
成とすると、移動開始時のドクターブレード４の長手方
向端部から横方向に漏れた液状光硬化性樹脂Ｒが浴槽２
の縁部分に溜まって液状光硬化性樹脂Ｒの厚い層を形成
し、ドクターブレード４が通過した後にその厚い層が浴
槽２内側に崩れてきてしまうから、その後に形成される
薄膜の周縁部分が肉厚になってしまう可能性が高いが、
本実施例の構成であればそのようなことは生じないか
ら、表面Ｒ0 を高い精度で平滑にすることができるので
ある。
【００４７】また、表面Ｒ0 の高さが常に浴槽２上端に
一致するようになるから、薄膜を形成する際に光照射装
置から照射される光の焦点補正を行う必要もない。しか
も、ドクターブレード４の両側に容器１０Ａ，１０Ｂを
設けているから、ドクターブレード４の移動方向に関わ
りなく、そのドクターブレード４の前側に液状光硬化性
樹脂Ｒを補充することができる。従って、ドクターブレ
ード４を所定位置に戻すだけという無駄な動作を行う必
要がない。
一致するようになるから、薄膜を形成する際に光照射装
置から照射される光の焦点補正を行う必要もない。しか
も、ドクターブレード４の両側に容器１０Ａ，１０Ｂを
設けているから、ドクターブレード４の移動方向に関わ
りなく、そのドクターブレード４の前側に液状光硬化性
樹脂Ｒを補充することができる。従って、ドクターブレ
ード４を所定位置に戻すだけという無駄な動作を行う必
要がない。
【００４８】そして、本実施例にあっても、ドクターブ
レード４の移動速度を上記第１実施例と同様に、薄膜の
形成回数に応じて可変としている。従って、その他の作
用効果は、上記第１実施例と同様である。なお、上記第
１実施例では成型架台３を下降させながら薄膜５ａ，５
ｂ…を次々と積層し、上記第２実施例では成型架台３を
下降させつつ液状光硬化性樹脂Ｒを補充して薄膜を次々
と積層しているが、本発明を適用可能な三次元物体製造
装置１の形式は、これらに限定されるものではなく、例
えば特開昭６１−１１４８１８号公報に開示される形
式、つまり昇降可能な成型架台３を設けることなく、浴
槽２の底面に最下層の薄膜を形成し、次いで所定量の液
状光硬化性樹脂Ｒを補充し、その表面Ｒ0 に沿ってドク
ターブレード４を移動させて平滑化を図り、そして光を
照射して次段の薄膜を形成し、再び所定量の液状光硬化
性樹脂Ｒを補充し…、という具合にして浴槽２の底面上
に次々と薄膜を積層して三次元物体を製造する形式の装
置であってもよい。
レード４の移動速度を上記第１実施例と同様に、薄膜の
形成回数に応じて可変としている。従って、その他の作
用効果は、上記第１実施例と同様である。なお、上記第
１実施例では成型架台３を下降させながら薄膜５ａ，５
ｂ…を次々と積層し、上記第２実施例では成型架台３を
下降させつつ液状光硬化性樹脂Ｒを補充して薄膜を次々
と積層しているが、本発明を適用可能な三次元物体製造
装置１の形式は、これらに限定されるものではなく、例
えば特開昭６１−１１４８１８号公報に開示される形
式、つまり昇降可能な成型架台３を設けることなく、浴
槽２の底面に最下層の薄膜を形成し、次いで所定量の液
状光硬化性樹脂Ｒを補充し、その表面Ｒ0 に沿ってドク
ターブレード４を移動させて平滑化を図り、そして光を
照射して次段の薄膜を形成し、再び所定量の液状光硬化
性樹脂Ｒを補充し…、という具合にして浴槽２の底面上
に次々と薄膜を積層して三次元物体を製造する形式の装
置であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３又は
請求項４〜６に係る発明によれば、液状光硬化性樹脂の
表面を撫でるように移動する平滑部材の移動速度を薄膜
の形成回数に応じて可変としたため、薄膜の形成回数に
応じて変化する平滑部材の移動速度の上限に近い速度で
平滑部材を移動させることができ、小気泡の増殖現象等
を回避しつつ、製造時間の短縮化が図られるという効果
が得られる。
請求項４〜６に係る発明によれば、液状光硬化性樹脂の
表面を撫でるように移動する平滑部材の移動速度を薄膜
の形成回数に応じて可変としたため、薄膜の形成回数に
応じて変化する平滑部材の移動速度の上限に近い速度で
平滑部材を移動させることができ、小気泡の増殖現象等
を回避しつつ、製造時間の短縮化が図られるという効果
が得られる。
【００５０】また、改良発明Ａ又は改良発明Ｃによれ
ば、上記効果に加えて、液状光硬化性樹脂の表面をより
平滑にできるという効果がある。そして、改良発明Ｂ又
は改良発明Ｄによれば、例えば製造開始時に液状光硬化
性樹脂に混入した気泡が抜けるまでは低速で移動し、脱
泡した後は高速で移動するようになるから、小気泡の増
殖現象等を確実に回避しつつ、製造時間の短縮化が図ら
れるという効果がある。
ば、上記効果に加えて、液状光硬化性樹脂の表面をより
平滑にできるという効果がある。そして、改良発明Ｂ又
は改良発明Ｄによれば、例えば製造開始時に液状光硬化
性樹脂に混入した気泡が抜けるまでは低速で移動し、脱
泡した後は高速で移動するようになるから、小気泡の増
殖現象等を確実に回避しつつ、製造時間の短縮化が図ら
れるという効果がある。
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】第１実施例の動作を説明する説明図である。
【図３】本発明の第２実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図４】第２実施例の要部を拡大した図である。
１ 三次元物体製造装置 ２ 浴槽 ３ 成型架台 ４ ドクターブレード（平滑部材） ５ａ，５ｂ 薄膜 １０Ａ，１０Ｂ 容器（移動式樹脂補充手段） Ｒ 液状光硬化性樹脂 Ｒ0 液状光硬化性樹脂表面
Claims (6)
- 【請求項１】 液状光硬化性樹脂を収容した浴槽内にて
昇降可能な成型架台をその上面に前記液状光硬化性樹脂
の薄い層が形成される位置に保持した状態で前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して最下層の薄膜
を形成し、その後に、前記成型架台を所定距離下降させ
る架台下降工程と、前記液状光硬化性樹脂の表面を撫で
るように平滑部材を移動させてその液状光硬化性樹脂の
表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状光硬化性樹脂
の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成する薄膜形成
工程と、を繰り返し行うことにより所望形状の三次元物
体を製造する方法において、前記平滑部材の移動速度を
前記薄膜の形成回数に応じて変えることを特徴とする三
次元物体の製造方法。 - 【請求項２】 液状光硬化性樹脂を収容した浴槽内にて
昇降可能な成型架台をその上面に前記液状光硬化性樹脂
の薄い層が形成される位置に保持した状態で前記液状光
硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して最下層の薄膜
を形成し、その後に、前記成型架台を所定距離下降させ
る架台下降工程と、前記浴槽内に前記液状光硬化性樹脂
を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化性樹脂の表
面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状光硬化
性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液状光硬
化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成する
薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望形状の
三次元物体を製造する方法において、前記平滑部材の移
動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えることを特徴
とする三次元物体の製造方法。 - 【請求項３】 浴槽内に薄い層を形成するように収容さ
れた液状光硬化性樹脂に選択的に光を照射して最下層の
薄膜を形成し、その後に、前記浴槽内に前記液状光硬化
性樹脂を補充する樹脂補充工程と、前記液状光硬化性樹
脂の表面を撫でるように平滑部材を移動させてその液状
光硬化性樹脂の表面を平滑にする平滑化工程と、前記液
状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形
成する薄膜形成工程と、を繰り返し行うことにより所望
形状の三次元物体を製造する方法において、前記平滑部
材の移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて変えること
を特徴とする三次元物体の製造方法。 - 【請求項４】 液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、こ
の浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状光
硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距離
ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一段
下降した後に前記液状光硬化性樹脂の表面を撫でるよう
に移動する平滑部材と、この平滑部材の動作が完了した
後に前記液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を照射し
て薄膜を形成する光照射手段と、を備えた三次元物体の
製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前記薄膜
の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設けたこ
とを特徴とする三次元物体の製造装置。 - 【請求項５】 液状光硬化性樹脂を収容する浴槽と、こ
の浴槽内にて昇降可能に配置され且つ上面に前記液状光
硬化性樹脂の薄い層が形成される初期位置から所定距離
ずつ段階的に下降する成型架台と、この成型架台が一段
下降した後に前記浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を補充
する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によって前記液
状光硬化性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹脂
の表面を撫でるように移動する平滑部材と、この平滑部
材の動作が完了した後に前記液状光硬化性樹脂の表面に
選択的に光を照射して薄膜を形成する光照射手段と、を
備えた三次元物体の製造装置において、前記平滑部材の
移動速度を前記薄膜の形成回数に応じて可変とする速度
制御手段を設けたことを特徴とする三次元物体の製造装
置。 - 【請求項６】 薄い層を形成するように液状光硬化性樹
脂を収容した浴槽内に前記液状光硬化性樹脂を所定量ず
つ補充する樹脂補充手段と、この樹脂補充手段によって
前記液状光硬化性樹脂が補充される前の前記液状光硬化
性樹脂の表面に選択的に光を照射して薄膜を形成する光
照射手段と、前記樹脂補充手段によって前記液状光硬化
性樹脂が補充された後に前記液状光硬化性樹脂の表面を
撫でるように移動する平滑部材と、を備えた三次元物体
の製造装置において、前記平滑部材の移動速度を前記薄
膜の形成回数に応じて可変とする速度制御手段を設けた
ことを特徴とする三次元物体の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132069A JPH07329189A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 三次元物体の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132069A JPH07329189A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 三次元物体の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07329189A true JPH07329189A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15072794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132069A Withdrawn JPH07329189A (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 三次元物体の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07329189A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007196515A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Cmet Inc | 光造形装置 |
| CN106738927A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 一种加强型光固化树脂成形设备 |
| EP3119587B1 (en) | 2014-03-18 | 2018-03-14 | Renishaw plc | Selective solidification apparatus and methods |
| CN115042432A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-13 | 深圳摩方新材科技有限公司 | 一种采用离型膜平推液体进行涂层的3d打印装置和方法 |
| CN115674672A (zh) * | 2021-07-26 | 2023-02-03 | 苏州中瑞智创三维科技股份有限公司 | 一种用于多材料的光固化3d打印机 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6132069A patent/JPH07329189A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007196515A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Cmet Inc | 光造形装置 |
| EP3119587B1 (en) | 2014-03-18 | 2018-03-14 | Renishaw plc | Selective solidification apparatus and methods |
| EP3323533B1 (en) | 2014-03-18 | 2021-05-12 | Renishaw PLC | Selective solidification apparatus and methods |
| CN106738927A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 一种加强型光固化树脂成形设备 |
| CN115674672A (zh) * | 2021-07-26 | 2023-02-03 | 苏州中瑞智创三维科技股份有限公司 | 一种用于多材料的光固化3d打印机 |
| CN115042432A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-13 | 深圳摩方新材科技有限公司 | 一种采用离型膜平推液体进行涂层的3d打印装置和方法 |
| US12521941B2 (en) | 2022-06-20 | 2026-01-13 | Bmf Nano Material Technology Co., Ltd | 3D printing device and method using release film to push liquid horizontally to realize coating |
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