JPH07329190A - 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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- JPH07329190A JPH07329190A JP6132070A JP13207094A JPH07329190A JP H07329190 A JPH07329190 A JP H07329190A JP 6132070 A JP6132070 A JP 6132070A JP 13207094 A JP13207094 A JP 13207094A JP H07329190 A JPH07329190 A JP H07329190A
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Classifications
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- 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
- B29C64/135—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 the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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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
- G05B2219/00—Program-control systems
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】三次元物体の製造時間が短縮されるようにす
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Ｒ
0 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、光Ｌの走査方向を、二次元データの輪
郭線上の任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向
と平行にする。
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Ｒ
0 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、光Ｌの走査方向を、二次元データの輪
郭線上の任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向
と平行にする。
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
割して生成される複数の二次元データを順に選択し、そ
の順に選択される各二次元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次々と
積層形成することにより三次元物体を製造する方法及び
装置に関し、特に、前記光の走査方向を適宜選択するこ
とにより、三次元物体の製造時間の短縮化が図られるよ
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
割して生成される複数の二次元データを順に選択し、そ
の順に選択される各二次元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次々と
積層形成することにより三次元物体を製造する方法及び
装置に関し、特に、前記光の走査方向を適宜選択するこ
とにより、三次元物体の製造時間の短縮化が図られるよ
うにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】液状光硬化性樹脂の表面に選択的に光を
照射して形成される薄膜を次々と積層形成することによ
り所望形状の三次元物体を製造する技術自体は公知であ
り、例えば、特開昭６１−１１４８１８号公報、特開平
４−１６９２２１号公報、特開平４−１６９２２２号公
報、特開平５−８３０７号公報、特開平５−３８７６３
号公報等に開示されている。
照射して形成される薄膜を次々と積層形成することによ
り所望形状の三次元物体を製造する技術自体は公知であ
り、例えば、特開昭６１−１１４８１８号公報、特開平
４−１６９２２１号公報、特開平４−１６９２２２号公
報、特開平５−８３０７号公報、特開平５−３８７６３
号公報等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】確かに、上記公報等に
開示される従来の技術であっても、所望形状の三次元物
体を製造することは可能であるが、各薄膜はその厚みが
通常0.１mm〜0.５mmという比較的薄い膜であったため、
ある程度の大きさの物体を製造するためには多数の薄膜
を積層しなければならず、その製造時間が長くなってし
まうという問題点を有していた。
開示される従来の技術であっても、所望形状の三次元物
体を製造することは可能であるが、各薄膜はその厚みが
通常0.１mm〜0.５mmという比較的薄い膜であったため、
ある程度の大きさの物体を製造するためには多数の薄膜
を積層しなければならず、その製造時間が長くなってし
まうという問題点を有していた。
【０００４】従って、種々の工夫を凝らして製造時間の
短縮化が図れており、例えば上記特開昭６１−１１４８
１８号公報に開示された技術では、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ていて、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。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。
短縮化が図れており、例えば上記特開昭６１−１１４８
１８号公報に開示された技術では、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ていて、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。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。
【０００５】しかしながら、その所要時間の短縮効果も
十分に満足できるレベルには達しておらず、所要時間を
さらに短縮できる技術の開発が望まれていたのである。
本発明は、このような点に着目してなされたものであっ
て、所要時間のさらなる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。
十分に満足できるレベルには達しておらず、所要時間を
さらに短縮できる技術の開発が望まれていたのである。
本発明は、このような点に着目してなされたものであっ
て、所要時間のさらなる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。
【０００６】
【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、二次元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薄膜を形
成する薄膜形成工程と、前記薄膜の上面を前記液状光硬
化性樹脂で薄く覆う薄膜被覆工程と、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、前記二次元データの輪郭線上の任意の２点間の距離
が最大となる最大長さ方向を認識し、その最大長さ方向
と平行に前記光を走査することとした。
に、請求項１に係る発明は、二次元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薄膜を形
成する薄膜形成工程と、前記薄膜の上面を前記液状光硬
化性樹脂で薄く覆う薄膜被覆工程と、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、前記二次元データの輪郭線上の任意の２点間の距離
が最大となる最大長さ方向を認識し、その最大長さ方向
と平行に前記光を走査することとした。
【０００７】一方、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明は、二次元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薄膜を形成する光照
射手段と、前記薄膜の上面を前記液状光硬化性樹脂で薄
く覆う薄膜被覆手段と、を備えた三次元物体の製造装置
において、前記二次元データの輪郭線上の任意の２点間
の距離が最大となる最大長さ方向と、前記光の走査方向
とを一致させた。
２に係る発明は、二次元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薄膜を形成する光照
射手段と、前記薄膜の上面を前記液状光硬化性樹脂で薄
く覆う薄膜被覆手段と、を備えた三次元物体の製造装置
において、前記二次元データの輪郭線上の任意の２点間
の距離が最大となる最大長さ方向と、前記光の走査方向
とを一致させた。
【０００８】
【作用】請求項１及び請求項２に係る発明にあっては、
照射される光の走査方向が、二次元データの輪郭線上の
任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向と平行で
あるため、最大長さ方向に平行でない走査方向を選択し
た場合に比べて、ひとつの走査線の長さは長くなるとと
もに、走査線の本数は少なくなる。
照射される光の走査方向が、二次元データの輪郭線上の
任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向と平行で
あるため、最大長さ方向に平行でない走査方向を選択し
た場合に比べて、ひとつの走査線の長さは長くなるとと
もに、走査線の本数は少なくなる。
【０００９】そして、走査線の本数が少なくなると、ひ
とつの走査線から次の走査線に移行する回数が少なくな
り、光を走査する機構の停止，移動及び駆動の繰り返し
回数が少なくなるから、光走査機構の運動特性による停
止，移動及び駆動に要する時間が短縮される。
とつの走査線から次の走査線に移行する回数が少なくな
り、光を走査する機構の停止，移動及び駆動の繰り返し
回数が少なくなるから、光走査機構の運動特性による停
止，移動及び駆動に要する時間が短縮される。
【００１０】
【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 に焦点を合わせて光Ｌを所定
の走査方向に沿って照射可能な光照射手段としての光照
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 に焦点を合わせて光Ｌを所定
の走査方向に沿って照射可能な光照射手段としての光照
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ドクターブレード４と、を備え
て構成されている。
【００１１】これらのうち、光照射装置には、例えばＨ
ｅ−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。そして、光照射装置から照射される光Ｌの走査方向
（Ｘ軸方向）に対して水平面内で直交する方向（Ｙ軸方
向）にも、例えば光照射装置全体を若しくは浴槽２全体
をそのＹ軸方向に移動させることにより、光Ｌの照射範
囲を拡げられるようになっている。つまり、光照射装置
から照射される光Ｌの走査線はＸ軸方向に平行であり、
その走査線がＹ軸方向に順次並ぶようになっていて、走
査の際に二次元データに対応して光Ｌの照射をオン・オ
フすることにより、二次元データに対応した平面領域に
のみ選択的に光を照射できるようになっている。
ｅ−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。そして、光照射装置から照射される光Ｌの走査方向
（Ｘ軸方向）に対して水平面内で直交する方向（Ｙ軸方
向）にも、例えば光照射装置全体を若しくは浴槽２全体
をそのＹ軸方向に移動させることにより、光Ｌの照射範
囲を拡げられるようになっている。つまり、光照射装置
から照射される光Ｌの走査線はＸ軸方向に平行であり、
その走査線がＹ軸方向に順次並ぶようになっていて、走
査の際に二次元データに対応して光Ｌの照射をオン・オ
フすることにより、二次元データに対応した平面領域に
のみ選択的に光を照射できるようになっている。
【００１２】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。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Ｒ0 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。
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。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Ｒ0 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。
【００１３】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基本的な動作を、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（0.１mm〜0.５mm程度）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（薄膜形成
工程）。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
して生成される複数の二次元データを最下層側から順に
選択し、その選択されたひとつの二次元データに基づい
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基本的な動作を、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（0.１mm〜0.５mm程度）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（薄膜形成
工程）。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
して生成される複数の二次元データを最下層側から順に
選択し、その選択されたひとつの二次元データに基づい
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。
【００１４】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。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。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。
【００１５】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（薄膜被覆工程）。
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。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Ｒ
0 が平滑化されるまでの時間が大幅に短縮される。
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（薄膜被覆工程）。
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。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Ｒ
0 が平滑化されるまでの時間が大幅に短縮される。
【００１６】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二次元データの上側の
二次元データに基づいて行われる。
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二次元データの上側の
二次元データに基づいて行われる。
【００１７】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。
【００１８】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。次
に、薄膜５ａ，５ｂ…を形成する際における具体的な光
Ｌの走査について説明する。
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。次
に、薄膜５ａ，５ｂ…を形成する際における具体的な光
Ｌの走査について説明する。
【００１９】即ち、光照射装置が光Ｌを照射する際に参
照する二次元データの輪郭線Ｃと、Ｘ軸（光照射装置の
走査方向）及びＹ軸（Ｘ軸に直交する方向）との関係
が、図３に示すようなものであったとする。ちなみに、
従来の装置であれば、輪郭線Ｃの形状に関係なく、図３
に複数の平行な実線で表すようにＸ軸と平行に光Ｌを走
査していたが、これでは上述したように走査線の本数が
多くなり、製造時間が長くなる。
照する二次元データの輪郭線Ｃと、Ｘ軸（光照射装置の
走査方向）及びＹ軸（Ｘ軸に直交する方向）との関係
が、図３に示すようなものであったとする。ちなみに、
従来の装置であれば、輪郭線Ｃの形状に関係なく、図３
に複数の平行な実線で表すようにＸ軸と平行に光Ｌを走
査していたが、これでは上述したように走査線の本数が
多くなり、製造時間が長くなる。
【００２０】これに対し、本実施例では、輪郭線Ｃ上の
任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向を認識
し、その最大長さ方向がＸ軸と平行になるように二次元
データの座標変換を行うことにより、最大長さ方向と走
査方向とを一致させて、走査線の本数を少なくなるよう
にしている。最大長さ方向を認識する方法としては、種
々の方法が考えられるが、最も簡単な方法は、図４に示
すように、輪郭線Ｃで囲まれた領域の重心Ｇ（ｘG ，ｙ
G ）を求め、その重心Ｇから輪郭線Ｃ上の各点（ｘn ，
ｙn ）までの距離Ｌn （＝｛（ｘG −ｘN ）2 ＋（ｙG
−ｙn ）2 ｝1/2 ）を演算し、それら各距離Ｌn の最大
値Ｌmax を検索する。そして、重心Ｇと、その最大値Ｌ
max を採る点（ｘmax，ｙmax ）とを結ぶ直線Ｍの方向
を、最大長さ方向とする。添字ｎは、各点に適宜付され
た番号であって、ｎ＝０，１，２，…，Ｎである。
任意の２点間の距離が最大となる最大長さ方向を認識
し、その最大長さ方向がＸ軸と平行になるように二次元
データの座標変換を行うことにより、最大長さ方向と走
査方向とを一致させて、走査線の本数を少なくなるよう
にしている。最大長さ方向を認識する方法としては、種
々の方法が考えられるが、最も簡単な方法は、図４に示
すように、輪郭線Ｃで囲まれた領域の重心Ｇ（ｘG ，ｙ
G ）を求め、その重心Ｇから輪郭線Ｃ上の各点（ｘn ，
ｙn ）までの距離Ｌn （＝｛（ｘG −ｘN ）2 ＋（ｙG
−ｙn ）2 ｝1/2 ）を演算し、それら各距離Ｌn の最大
値Ｌmax を検索する。そして、重心Ｇと、その最大値Ｌ
max を採る点（ｘmax，ｙmax ）とを結ぶ直線Ｍの方向
を、最大長さ方向とする。添字ｎは、各点に適宜付され
た番号であって、ｎ＝０，１，２，…，Ｎである。
【００２１】なお、輪郭線Ｃで囲まれた領域の重心Ｇ
（ｘG ，ｙG ）を求める方法としては、例えば輪郭線Ｃ
上の各点（ｘn ，ｙn ）に基づいて、
（ｘG ，ｙG ）を求める方法としては、例えば輪郭線Ｃ
上の各点（ｘn ，ｙn ）に基づいて、
【００２２】
【数１】
【００２３】という演算式を用いて求める方法が考えら
れる。また、重心Ｇ（ｘG ，ｙG ）を求めるその他の方
法としては、例えば輪郭線Ｃで囲まれた領域を三角形に
分割し、各三角形の面積をＡ1 〜ＡN とし、さらにそれ
ら各三角形の３頂点のＸ−Ｙ座標系における座標
（ｘ1 ，ｙ1 ：ｘ2 ，ｙ2 ：ｘ3 ，ｙ3 ）を求める。そ
して、それら各座標点に基づいて、
れる。また、重心Ｇ（ｘG ，ｙG ）を求めるその他の方
法としては、例えば輪郭線Ｃで囲まれた領域を三角形に
分割し、各三角形の面積をＡ1 〜ＡN とし、さらにそれ
ら各三角形の３頂点のＸ−Ｙ座標系における座標
（ｘ1 ，ｙ1 ：ｘ2 ，ｙ2 ：ｘ3 ，ｙ3 ）を求める。そ
して、それら各座標点に基づいて、
【００２４】
【数２】
【００２５】として重心Ｇを求める方法も考えられる。
最大長さ方向に伸びる直線Ｍが求められたら、その直線
Ｍと平行のＸ' 軸と、そのＸ' 軸に直交するＹ' 軸を想
定し、そのＸ' 軸とＸ軸とが一致し、Ｙ' 軸とＹ軸とが
一致するような座標変換を二次元データについて行う。
なお、かかる座標変換は、Ｘ' 軸とＸ軸とのなす角度に
応じた回転と、その回転の後のＸ−Ｙ座標の原点とＸ'
−Ｙ' 座標の原点との間のオフセット量に応じた平行移
動とで成り立つ。ただし、二次元データに対する座標変
換は、三次元形状データを水平面で多層に分割して生成
される複数の二次元データの全てに対して、同じ内容で
あることが必要である。最大長さ方向が各二次元データ
毎に異なる場合については後述する。
最大長さ方向に伸びる直線Ｍが求められたら、その直線
Ｍと平行のＸ' 軸と、そのＸ' 軸に直交するＹ' 軸を想
定し、そのＸ' 軸とＸ軸とが一致し、Ｙ' 軸とＹ軸とが
一致するような座標変換を二次元データについて行う。
なお、かかる座標変換は、Ｘ' 軸とＸ軸とのなす角度に
応じた回転と、その回転の後のＸ−Ｙ座標の原点とＸ'
−Ｙ' 座標の原点との間のオフセット量に応じた平行移
動とで成り立つ。ただし、二次元データに対する座標変
換は、三次元形状データを水平面で多層に分割して生成
される複数の二次元データの全てに対して、同じ内容で
あることが必要である。最大長さ方向が各二次元データ
毎に異なる場合については後述する。
【００２６】このような座標変換を行うと、二次元デー
タは、形状はそのままであるが、Ｘ−Ｙ座標内における
傾き及び位置が変換され、図５に示すように最大長さ方
向がＸ軸と平行になる。そして、その変換された後の二
次元データに基づいて光Ｌを照射すると、その走査方向
が最大長さ方向に一致することから、図５に複数の平行
な実線で表すように、各走査線の長さは図３の場合に比
べて長くなるが、走査線の本数は図３の場合に比べて少
なくなる。
タは、形状はそのままであるが、Ｘ−Ｙ座標内における
傾き及び位置が変換され、図５に示すように最大長さ方
向がＸ軸と平行になる。そして、その変換された後の二
次元データに基づいて光Ｌを照射すると、その走査方向
が最大長さ方向に一致することから、図５に複数の平行
な実線で表すように、各走査線の長さは図３の場合に比
べて長くなるが、走査線の本数は図３の場合に比べて少
なくなる。
【００２７】従って、走査に要するトータルの時間自体
は特に短縮される訳ではないが、走査線の本数が少なく
なれば、Ｙ軸方向に光Ｌの照射範囲を切り換える動作が
少なくなるから、例えば光照射装置或いは浴槽２の停
止，移動及び駆動の繰り返し回数が少なくなり、その運
動特性による停止，移動及び駆動に要する時間が短縮さ
れ、三次元物体の製造時間を大幅に短縮でき、生産効率
を向上することができるのである。
は特に短縮される訳ではないが、走査線の本数が少なく
なれば、Ｙ軸方向に光Ｌの照射範囲を切り換える動作が
少なくなるから、例えば光照射装置或いは浴槽２の停
止，移動及び駆動の繰り返し回数が少なくなり、その運
動特性による停止，移動及び駆動に要する時間が短縮さ
れ、三次元物体の製造時間を大幅に短縮でき、生産効率
を向上することができるのである。
【００２８】なお、三次元物体の形状によっては、各層
の二次元データ毎に最大長さ方向が異なる場合がある
が、そのような場合には、例えば輪郭線内の面積が最も
大きい二次元データの最大長さ方向を走査方向とする
か、或いは各層毎の二次元データ毎に最大長さ方向を求
めそれらの平均を最大長さ方向とすることなどが考えら
れるが、いずれにしても、三次元物体を完成するのに必
要な走査線の本数は従来の場合に比べて少なくなるか
ら、三次元物体の製造時間を短縮できるという利点は十
分に得られる。
の二次元データ毎に最大長さ方向が異なる場合がある
が、そのような場合には、例えば輪郭線内の面積が最も
大きい二次元データの最大長さ方向を走査方向とする
か、或いは各層毎の二次元データ毎に最大長さ方向を求
めそれらの平均を最大長さ方向とすることなどが考えら
れるが、いずれにしても、三次元物体を完成するのに必
要な走査線の本数は従来の場合に比べて少なくなるか
ら、三次元物体の製造時間を短縮できるという利点は十
分に得られる。
【００２９】また、上記実施例では、二次元データを適
宜座標変換することにより最大長さ方向と走査方向とを
一致させるようにしているため、光Ｌを走査させる構造
を特に複雑にする必要がないという利点がある。つま
り、簡易な演算処理を二次元データに施すだけで済むか
ら、大幅なコストアップ等を招くことがない。図６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。
宜座標変換することにより最大長さ方向と走査方向とを
一致させるようにしているため、光Ｌを走査させる構造
を特に複雑にする必要がないという利点がある。つま
り、簡易な演算処理を二次元データに施すだけで済むか
ら、大幅なコストアップ等を招くことがない。図６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。
【００３０】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。
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。
【００３１】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４
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７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４
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７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に徐々に補充するよ
うになっている。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】そして、本実施例にあっても、光照射装置
による光Ｌの走査方向を、上記第１実施例と同様の方法
により二次元データの最大長さ方向に一致させている。
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，５ｂ…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。
による光Ｌの走査方向を、上記第１実施例と同様の方法
により二次元データの最大長さ方向に一致させている。
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，５ｂ…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。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は請求
項２に係る発明によれば、二次元データの最大長さ方向
と平行に光を走査するようにしたため、走査線の本数が
少なくなるから、三次元物体の製造時間を大幅に短縮で
き、生産効率を向上することができるという効果が得ら
れる。
項２に係る発明によれば、二次元データの最大長さ方向
と平行に光を走査するようにしたため、走査線の本数が
少なくなるから、三次元物体の製造時間を大幅に短縮で
き、生産効率を向上することができるという効果が得ら
れる。
【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】座標変換前の二次元データの説明図である。
【図４】二次元データの座標変換の方法を説明する説明
図である。
図である。
【図５】座標変換後の二次元データの説明図である。
【図６】本発明の第２実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図７】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 ５ａ，５ｂ 薄膜 １０Ａ，１０Ｂ 容器 Ｒ 液状光硬化性樹脂 Ｒ0 液状光硬化性樹脂表面 Ｌ 光
Claims (2)
- 【請求項１】 二次元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薄膜を形成する薄膜形
成工程と、前記薄膜の上面を前記液状光硬化性樹脂で薄
く覆う薄膜被覆工程と、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、前記二次元
データの輪郭線上の任意の２点間の距離が最大となる最
大長さ方向を認識し、その最大長さ方向と平行に前記光
を走査することを特徴とする三次元物体の製造方法。 - 【請求項２】 二次元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薄膜を形成する光照射
手段と、前記薄膜の上面を前記液状光硬化性樹脂で薄く
覆う薄膜被覆手段と、を備えた三次元物体の製造装置に
おいて、前記二次元データの輪郭線上の任意の２点間の
距離が最大となる最大長さ方向と、前記光の走査方向と
を一致させ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 |
|---|---|---|---|
| JP6132070A JPH07329190A (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 |
|---|---|---|---|
| JP6132070A JPH07329190A (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 |
|---|---|
| JPH07329190A true JPH07329190A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15072816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132070A Withdrawn JPH07329190A (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) | JPH07329190A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100544943C (zh) | 2007-01-19 | 2009-09-30 | 中国科学院广州电子技术研究所 | 光固化快速成型的树脂液面控制及树脂涂覆的方法和装置 |
| CN103144305A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-12 | 深圳诚一信科技有限公司 | 一种3d激光快速成型系统及方法 |
| CN104325643A (zh) * | 2014-10-18 | 2015-02-04 | 东莞市瑞迪三维电子科技有限公司 | 一种制作3d产品的方法及其装置 |
| CN104589648A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-06 | 林云帆 | 一种三维物体扫描打印方法及装置 |
| JP2016097657A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | キヤノン株式会社 | 画像情報処理装置、画像情報処理方法およびプログラム、並びに撮像装置 |
| EP3119587B1 (en) | 2014-03-18 | 2018-03-14 | Renishaw plc | Selective solidification apparatus and methods |
| JP2020522414A (ja) * | 2017-07-27 | 2020-07-30 | チューハイ セイルナー スリーディー テクノロジー カンパニー リミテッドＺｈｕｈａｉ Ｓａｉｌｎｅｒ ３Ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | ３ｄプリンティング方法およびデバイス |
| WO2021004101A1 (zh) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 珠海赛纳三维科技有限公司 | 三维打印方法、系统及存储介质 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6132070A patent/JPH07329190A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100544943C (zh) | 2007-01-19 | 2009-09-30 | 中国科学院广州电子技术研究所 | 光固化快速成型的树脂液面控制及树脂涂覆的方法和装置 |
| CN103144305A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-12 | 深圳诚一信科技有限公司 | 一种3d激光快速成型系统及方法 |
| 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 |
| CN104325643A (zh) * | 2014-10-18 | 2015-02-04 | 东莞市瑞迪三维电子科技有限公司 | 一种制作3d产品的方法及其装置 |
| CN104325643B (zh) * | 2014-10-18 | 2018-03-27 | 东莞市瑞迪三维电子科技有限公司 | 一种制作3d产品的方法及其装置 |
| JP2016097657A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | キヤノン株式会社 | 画像情報処理装置、画像情報処理方法およびプログラム、並びに撮像装置 |
| CN104589648A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-06 | 林云帆 | 一种三维物体扫描打印方法及装置 |
| JP2020522414A (ja) * | 2017-07-27 | 2020-07-30 | チューハイ セイルナー スリーディー テクノロジー カンパニー リミテッドＺｈｕｈａｉ Ｓａｉｌｎｅｒ ３Ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | ３ｄプリンティング方法およびデバイス |
| US11931965B2 (en) | 2017-07-27 | 2024-03-19 | Zhuhai Sailner 3D Technology Co., Ltd. | 3D printing method and device |
| WO2021004101A1 (zh) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 珠海赛纳三维科技有限公司 | 三维打印方法、系统及存储介质 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |