JP2023013337A - Three-dimensional molding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイナミックフォーカスレンズを透過して順次集束するレーザビーム又は電子ビームを、二次元方向に走査するガルバノスキャナーを複数個採用している三次元造形装置を対象としている。 The present invention is directed to a three-dimensional modeling apparatus that employs a plurality of galvanometer scanners that scan in two-dimensional directions laser beams or electron beams that pass through a dynamic focus lens and are sequentially focused.
テーブル面上に積層した粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームの照射によって焼結面を形成する三次元造形においては、焦点距離を調整し得るダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームをガルバノスキャナーによって焼結面又はその近傍に集束するような走査（スキャニング）が行われている。 In the three-dimensional modeling that forms the sintered surface by irradiating the powder layer stacked on the table surface with a laser beam or electron beam, a laser beam or electron beam that has passed through a dynamic focus lens that can adjust the focal length is sent by a galvanometer scanner. Scanning is performed to focus on or near the sintered surface.
前記走査を実現するガルバノスキャナーを、２個又は４個採用することによって効率的な走査を実現する三次元造形方法は、特許文献１記載の発明（以下「先願発明１」と称する。）として開示されている。
A three-dimensional modeling method that realizes efficient scanning by adopting two or four galvanometer scanners that realize the scanning is an invention described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as "
しかも、先願発明１においては、水平方向にて向かい合う位置にある第２ミラーにおける反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とすることを要件としており、２個又は４個のガルバノスキャナーをコンパクトな配置とする説明が行われている。
Moreover, in
しかしながら、２個又は４個のガルバノスキャナーをテーブル面の如何なる位置に配置すべきかにつき、特許文献１は格別の説明を行っている訳ではない。
However,
現に、特許文献１の図５、図６には、２個のガルバノスキャナー３２、４３が筐体１４内のテーブル面の中心位置から外れて配置されているが、当該配置の基準は全く不明である。
Actually, in FIGS. 5 and 6 of
但し、特許文献１の図１３には、４個のガルバノスキャナー３２、４２、５２、６２が筐体１１４内のテーブル面の中心位置を囲む状態にて配置されており、このような配置状態は、複数個のガルバノスキャナーを、前記中心位置を基準として点対称にて配置することを提示しているが如くである。
However, in FIG. 13 of
確かに、三次元造形の対象物において、ベースとなる下方側領域の水平方向の中心位置及び全体の水平方向の中心位置が同一である場合には、前記図１３に提示するように、テーブル面の中心位置を基準とする配置が極めて妥当であると評価することができる。 Certainly, when the horizontal central position of the lower region serving as the base and the horizontal central position of the whole are the same in the object of three-dimensional modeling, as shown in FIG. It can be evaluated that the arrangement based on the center position of the is extremely appropriate.
しかしながら、三次元造形の対象物においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と頂部に至る全領域の水平方向に即した中心位置とは必ずしも一致する訳ではなく、双方の中心位置が偏差することが少なからず発生する。 However, in the object of three-dimensional modeling, the horizontal center position of the lower region serving as the base and the horizontal center position of the entire region up to the top do not necessarily match. Deviation of the center position occurs not a few times.
このような全領域の水平方向に即した場合には、前記図１３に示すような複数のガルバノスキャナーがテーブル面の中心位置を囲む配置状態は決して効率的な作業を保証しない。 When the whole area is aligned in the horizontal direction, the arrangement state in which a plurality of galvanometer scanners surround the central position of the table surface as shown in FIG. 13 never guarantees efficient work.
先願発明１においては、２個の第２ミラー（X軸ガルバノミラー３２ａ、４２ａ）のレーザ光に対する各反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とする要件が設定されている。
In
しかしながら、相向かう第２ミラーの距離は、当該第２ミラーの回動方向に即した寸法によって左右されるにも拘らず、上記説明においては、各第２ミラーの上記寸法について全く説明されていない点において、上記１５０ｍｍ及び１００ｍｍの最大値は技術的に無意味である。 However, although the distance between the second mirrors facing each other depends on the dimension of the second mirror in the rotational direction, the above description does not describe the dimension of each of the second mirrors at all. In that respect, the above maximum values of 150 mm and 100 mm are technically meaningless.
のみならず、先願発明１においては、テーブル（造形テーブル５）の水平方向のスペースを有効に活用することについては全く開示されていない。
Moreover,
現に、前記図５、６及び図１３において、ガルバノスキャナー（ガルバノスキャナ３２、４２、５２、６２）が筐体１４又は１１４内において占める領域の割合は極めて僅少である。
Actually, in FIGS. 5, 6 and 13, the ratio of the area occupied by the galvanometer scanners (
このように、先願発明１を含む公知技術においては、ベースとなる下方側領域の中心位置と全領域の中心位置が偏差している場合に、複数個のガルバノスキャナーを適切に配置するような構成を提唱している訳ではなく、況してや、テーブル面のスペースの有効活用については、格別の技術的事項を開示及び示唆している訳ではない。
As described above, in the known technology including the
本発明は、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と、全領域の水平方向に即した中心位置が偏差している場合に、複数のガルバノスキャナーによって効率的な三次元造形を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用し、かつ均一な照射を実現するような三次元造形装置の構成を提供することを課題としている。 The present invention enables efficient three-dimensional modeling using a plurality of galvanometer scanners when there is a deviation between the center position in the horizontal direction of the lower region serving as the base and the center position in the horizontal direction of the entire region. It is an object of the present invention to provide a configuration of a three-dimensional modeling apparatus that makes effective use of the space on the table surface and realizes uniform irradiation while achieving the above.
前記課題を達成するため、本発明の基本構成は、
（１）粉末を走行を介してテーブル上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビームを走査するガルバノスキャナーを複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナーは、ダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームに対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸を介して回動する第１ミラー及び第１ミラーの回動と独立した状態にて前記第１ミラーにおける回動中心軸の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸を介して回動する第２ミラーからの反射によって、レーザビーム又は電子ビームの直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現しており、レーザビーム又は電子ビームの発振源を収容している領域を後端側領域とし、第１ミラーを収容している領域を先端側領域とする長手方向と交差する方向にて前記先端側領域における各第２ミラーの突設方向を、テーブル面の中心位置から所定方向にて長手方向の距離の１／２の範囲内にて選択された位置に対し、当該位置を所定方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラーと接続する前記長手方向の領域を、前記放射状態を形成する領域の更に外側に配列している三次元造形装置、
（２）第２ミラーの回動中心軸の中央位置を、前記選択された位置を基準として水平方向に即して等距離にて配列している基本構成（１）の三次元造形装置、
からなる。
In order to achieve the above object, the basic configuration of the present invention is
(1) A three-dimensional modeling apparatus equipped with a plurality of squeegees that stack powder on a table while traveling, and a plurality of galvano scanners that scan the powder layer with a laser beam or an electron beam, and each galvano scanner is dynamic A first mirror that rotates with respect to a laser beam or an electron beam that has passed through the focus lens through a rotation center axis in a direction perpendicular to the transmission direction, and the first mirror in a state that is independent of the rotation of the first mirror. The second mirror, which is perpendicular to the direction of the central axis of rotation of the mirror and rotates through the central axis of rotation in the horizontal direction, causes two-dimensional light beams to be reflected on the orthogonal coordinates of the laser beam or the electron beam. It intersects with the longitudinal direction in which the region containing the oscillation source of the laser beam or electron beam is defined as the rear end side region and the region containing the first mirror is defined as the front end side region. The projecting direction of each of the second mirrors in the tip side region is set to a position selected within a range of 1/2 of the distance in the longitudinal direction in a predetermined direction from the center position of the table surface. After setting a radiation state directed from one side area divided by a conceptual line passing through in a predetermined direction, the second mirrors at two outer ends of the area forming the radiation state are connected to A three-dimensional modeling apparatus in which the longitudinal region is arranged further outside the region forming the radial state;
(2) The three-dimensional modeling apparatus of basic configuration (1), in which the central position of the central axis of rotation of the second mirror is arranged at equal distances in the horizontal direction with respect to the selected position,
consists of
基本構成（１）においては、長手方向と交差する方向にて前記先端側領域において突設された第２ミラーが向かう突設方向に該当する基準位置を、テーブル面の中心位置に限定せずに、当該中心位置から所定方向にて長手方向の距離の１／２の範囲内にて選択された位置としている。 In the basic configuration (1), the reference position corresponding to the projecting direction of the second mirror projecting in the tip end region in the direction intersecting the longitudinal direction is not limited to the center position of the table surface. , within a range of 1/2 of the distance in the longitudinal direction in a predetermined direction from the center position.
このような選択を可能としている基本構成（１）においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置につき、テーブル面の中心位置と一致させたうえで、全領域の水平方向に即した中心位置については、前記の選択された位置に特定することによって、当該造形対象物の造形に必要なレーザビーム又は電子ビームの照射を効率的に推進することができる。 In the basic configuration (1) that allows such selection, the center position in the horizontal direction of the lower region that is the base is aligned with the center position of the table surface, and then the horizontal direction of the entire region By specifying the selected center position as described above, the irradiation of the laser beam or the electron beam necessary for shaping the object can be efficiently promoted.
何故ならば、上記の一致によって、ベースとなる下方側領域を焼結する領域を特定する一方、下方側領域の中心位置と全領域の中心位置との偏差による距離と、テーブル面の中心位置と前記選択された位置との距離を一致させることによって、複数個のガルバノスキャナーの効率的な照射を可能とする基準位置を設定することに帰するからである。 This is because the above coincidence specifies the region to be sintered in the base lower region, while the distance between the center position of the lower region and the center position of the entire region, and the center position of the table surface. This is because by matching the distance to the selected position, it is possible to set a reference position that enables efficient irradiation of a plurality of galvanometer scanners.
更には、第２ミラーの突設方向を、前記選択された位置に対し、当該位置を所定方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定していることから、各ガルバノスキャナーの長手方向もまたテーブル面のスペースにおいて放射状態に設定されていることに帰し、テーブル面のスペースを有効に活用することができる。
尚、前記の「概念上のライン」とは、現実にレーザビーム又は電子ビームによって当該ラインを照射するという趣旨ではなく、あくまでＣＡＤシステム又はＣＡＭシステムにおけるコンピュータが設定する計算上のラインの趣旨である。
Furthermore, the projecting direction of the second mirror is set so as to radiate toward the selected position from a one-side region partitioned by a conceptual line passing through the selected position in a predetermined direction. Therefore, the longitudinal direction of each galvanometer scanner is also set in a radial state in the space on the table surface, and the space on the table surface can be effectively utilized.
The above-mentioned "conceptual line" does not mean that the line is actually irradiated with a laser beam or an electron beam, but merely a calculated line set by a computer in a CAD system or a CAM system. .
しかも、前記放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラーと接続する前記長手方向の領域を、前記放射状態を形成する領域の更に外側に配列することによって、テーブル面のスペースの有効な活用を更に一層助長している。 Moreover, by arranging the longitudinal regions connected to the second mirrors at the two outer ends of the region forming the radial state further outside the region forming the radial state, space on the table surface can be saved. It further promotes effective utilization.
前記選択すべき位置として、長手方向の距離の１／２の範囲内を限度とする根拠は、現実に造形の対象となる三次元造形物において、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置に対し、全領域の水平方向に即した中心位置の偏差する程度がガルバノスキャナーの長手方向の１／２を超えるような偏差の場合が極めて少ないこと、及びこのような選択された位置によって、テーブル面のスペースの有効な活用が十分達成し得ることにある。 The reason why the position to be selected is limited to within a range of 1/2 of the distance in the longitudinal direction is that in the three-dimensional model that is actually the object of modeling, the lower region that is the base is aligned with the horizontal direction. With respect to the center position, the degree of deviation of the center position along the horizontal direction of the entire area rarely exceeds 1/2 in the longitudinal direction of the galvanometer scanner, and by such a selected position , effective utilization of the space on the table surface can be sufficiently achieved.
基本構成（２）においては、第２ミラーの回動中心軸の中央位置を、前記選択された位置を基準として水平方向に即して等距離にて配列することを要件としている。 In the basic configuration (2), it is a requirement that the central position of the central axis of rotation of the second mirror be arranged at equal distances in the horizontal direction with the selected position as a reference.
このような要件に基づき、前記選択された位置を基準として、各第２ミラーの照射領域を均等に区分した場合、又は各第２ミラーの照射領域を共通とした場合の何れにおいても、シンプルな制御によって、均一な照射状態を実現することができる。 Based on these requirements, whether the irradiation area of each second mirror is equally divided or the irradiation area of each second mirror is made common with respect to the selected position, a simple Through control, a uniform illumination condition can be achieved.
基本構成（１）は、図６（ａ）に示すように、粉末を走行を介してテーブル４上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビーム７を走査するガルバノスキャナー３を複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナー３は、ダイナミックフォーカスレンズ２を透過したレーザビーム又は電子ビーム７に対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸３０を介して回動する第１ミラー３１及び第１ミラー３１の回動と独立した状態にて前記第１ミラー３１における回動中心軸３０の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸３０を介して回動する第２ミラー３２からの反射によって、レーザビーム又は電子ビーム７の直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現しており、レーザビーム又は電子ビーム７の発振源１を収容している領域を後端側領域とし、第１ミラー３１を収容している領域を先端側領域とする長手方向と交差する方向にて前記先端側領域における各第２ミラー３２の突設方向を、テーブル４の面の中心位置から所定方向にて長手方向の距離の１／２の範囲内にて選択された位置Ｐに対し、当該位置Ｐを所定方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２と接続する前記長手方向の領域を、前記放射状態を形成する領域の更に外側に配列している三次元造形装置である。
As shown in FIG. 6(a), the basic configuration (1) includes a plurality of squeegees for stacking powder on a table 4 while traveling, and a plurality of
基本構成（１）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。 The effects based on the basic configuration (1) and the grounds thereof have already been explained in the section of the effects of the invention.
基本構成（２）は、図６（ｂ）に示すように、第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを、前記選択された位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している三次元造形装置である。
In the basic configuration (2), as shown in FIG. 6(b), the central position Q of the
基本構成（２）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。 The effects based on the basic configuration (2) and the grounds thereof have already been explained in the section of the effects of the invention.
基本構成（１）及び（２）においては、複数個のガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が同一である実施形態を通常採用している。
In basic configurations (1) and (2), an embodiment in which the positions of the plurality of
このような同一の高さ位置とする実施形態の場合には、構成がシンプルである一方、各ガルバノスキャナー３の機能分担によって、均一な照射状態を効率的に実現することができる。
In the case of such an embodiment in which the positions are at the same height, while the configuration is simple, it is possible to efficiently achieve a uniform irradiation state by sharing the functions of the
但し、基本構成（１）及び（２）にては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合うガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が相違していることを特徴とする実施形態を採用することができる。
However, in the basic configurations (1) and (2), as shown in FIGS. 7A and 7B, the positions of the
第２ミラー３２からの照射位置が遠方となるに従って、照射角度は小さくなることから、仮に第１ミラー３１及び第２ミラー３２の各回動速度が前記照射位置の遠近に拘らず変化しない場合には、遠方の領域における単位時間及び単位面積当たりの照射の程度が減少し、均一な照射及び焼結を実現することができない。
As the irradiation position from the
このような不均一な照射及び焼結を避けるため、通常、第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度については、照射位置が遠方となるに従って、順次減少するような制御が行われている。
In order to avoid such non-uniform irradiation and sintering, the rotational speeds of the
しかしながら、このような制御は二次元であって、煩雑であると共に、十分な制度を保証し得る訳ではない。 However, such control is two-dimensional, cumbersome, and cannot guarantee sufficient accuracy.
このような場合、前記選択された位置Ｐから遠い領域につき、高い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射し、前記選択された位置Ｐから近い領域を、低い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射することによって、照射による傾斜角度の変化を緩和し、ひいては第２ミラーからの距離の遠近に伴う第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度に関する制御の精度を向上することができる。
In such a case, an area far from the selected position P is irradiated by the
特に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ２段及び３段の異なる高さを設定した場合には、前記選択された位置Ｐを基準として、２区分又は３区分とした上で、各段に配置されたガルバノスキャナー３による照射を行う場合には、上記二次元の制御の精度の向上を確実に保証することができる。
In particular, as shown in FIGS. 7(a) and 7(b), when different heights of 2 steps and 3 steps are set, respectively, the selected position P is used as a reference for 2 or 3 sections. When the irradiation is performed by the
更には、図８に示すように、上記実施形態において、特に、隣り合うガルバノスキャナー３における各第２ミラー３２が水平方向に即して部分的に重複していることを特徴とする実施形態を採用した場合には、第２ミラー３２の突設領域につき、水平方向に即してコンパクトな構成とすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, in the above embodiment, an embodiment characterized in that the second mirrors 32 of the
基本構成（１）及び（２）においては、図１０（ａ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と斜交する実施形態、及び図１０（ｂ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と直交する実施形態の何れをも選択することができる。
In the basic configurations (1) and (2), as shown in FIG. 10A, an embodiment in which the
図１０（ａ）に示す実施形態は、第１ミラー３１の上下方向の幅を小さく設定することによって、コンパクトな構成を実現することができる。
The embodiment shown in FIG. 10A can realize a compact configuration by setting the vertical width of the
これに対し、図１０（ｂ）に示す実施形態は、技術常識に合致する一方、シンプルな構成を実現することができる。 On the other hand, the embodiment shown in FIG. 10(b) can realize a simple configuration while conforming to common technical knowledge.
基本構成（１）及び（２）においては、図９に示すように、第２ミラー３２の反射の中心位置が回動中心軸３０及びその近傍の位置であり、かつ反射の領域が、回動段階における上端及び下端の範囲内にあることを特徴とする実施形態を採用することができる。
In the basic configurations (1) and (2), as shown in FIG. 9, the reflection center position of the
第２ミラー３２の回動中心軸３０の位置は固定されているが、第２ミラー３２における反射領域は回動中心軸３０の下側又は上側に限定される場合がある。
Although the position of the
これに対し、図９に示す実施形態の場合には、反射の中心位置を回動中心軸３０及びその近傍の位置とすることによって、正確な反射を実現する一方、反射の領域を回動段階における上端及び下端の範囲内にすることによって、第２ミラー３２をコンパクトな構成とすることができる。
In contrast, in the case of the embodiment shown in FIG. 9, accurate reflection is realized by setting the reflection center position to the
通常、ガルバノスキャナー３は、水平方向に配置されている。
The
しかしながら、ガルバノスキャナー３の配置は水平方向に限定される訳ではない。
However, the arrangement of the
即ち、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面に直交する鉛直方向である実施形態に立脚した上で、各ガルバノスキャナー３の長手方向が、前記後端側領域から前記先端側領域に沿って順次上側に傾斜すると共に、各ガルバノスキャナー３における第２ミラー３２の突設方向が、順次上側に傾斜していることを特徴とする実施形態を採用することができる。
That is, as shown in FIGS. 11A and 11B, each
上記実施形態の場合には、第１ミラー３１の回動中心軸３０の方向が図１１（ａ）に示すように、テーブル４の面に対して斜交する場合であろうと、図１１（ｂ）に示すように、テーブル４の面に対し直交する場合であろうと、回動中心軸３０の方向を、前記長手方向及び前記突出方向が水平方向の場合と同一方向に維持した上で、長手方向の傾斜状態及び第２ミラー３２の突設方向の傾斜状態を実現することができる。
In the case of the above embodiment, even if the direction of the
しかも、前記実施形態においては、ガルバノスキャナー３の水平方向に即したスペースを小さく設定し、全体としてコンパクトな配置を実現することができる。
Moreover, in the above-described embodiment, the horizontal space of the
テーブル４の面上における複数のガルバノスキャナー３の数は、通常、以下の基本構成（１）及び（２）に即した実施例に示すように、２～６個である。
尚、既に説明したように、以下の実施例においては、基本構成（２）に立脚した平面図を示すが、その根拠は、以下の実施例においては、基本構成（２）を採用する場合が圧倒的に多いことにある。
The number of galvano-
As already explained, in the following embodiments, a plan view based on the basic configuration (2) is shown. There are an overwhelming number of things.
実施例１は、図１に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２の突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ当該２か所のガルバノスキャナー３のみを配置していることを特徴としている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the projecting directions of the
実施例１は、２個のガルバノスキャナー３によるシンプルな構成でありながら、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。
Although the first embodiment has a simple configuration with two
実施例２は、図２に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２の突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残１個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を２等分する方向を形成するように設定した上で、３個の各ガルバノスキャナー３において、前記選択された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して１２０°毎の等角度方向に配置していることを特徴としている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, the projecting directions of the
実施例２は、３個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、３個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。
In the second embodiment, by arranging three
実施例３は、図３に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２の突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残２個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を３等分する方向を形成するように設定した上で、４個の各ガルバノスキャナー３において、前記選択された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して９０°毎の等角度方向に配置していることを特徴としている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, the projecting directions of the
実施例３は、４個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、４個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the third embodiment, the basic configurations (1) and (2), particularly the basic configuration ( 2) is realized.
実施例４は、図４に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２の突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残３個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を４等分する方向を形成するように設定した上で、５個の各ガルバノスキャナー３において、前記選択された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して７２°毎の等角度方向に配置していることを特徴としている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, the projecting directions of the
実施例４は、５個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、５個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the fourth embodiment, the basic configurations (1) and (2), especially the basic configuration ( 2) is realized.
実施例５は、図５に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所における第２ミラー３２の突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残４個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を５等分する方向を形成するように設定した上で、６個の各ガルバノスキャナー３において、前記選択された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して６０°毎の等角度方向に配置していることを特徴としている。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 5, the projecting directions of the
実施例５は、６個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、６個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the fifth embodiment, the basic configurations (1) and (2), especially the basic configuration ( 2) is realized.
このように、基本構成（１）及び（２）に立脚している本発明においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置がテーブル面の中心位置に該当する場合であっても、全領域における水平方向に即した中心位置が当該中心位置よりも偏差しているような三次元造形における効率的な適用を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用しながら、各第２ミラーの適切な配列によって、均一な第２ミラーによる照射を実現することにおいて画期的であって、その利用範囲は広範である。 Thus, in the present invention based on the basic configurations (1) and (2), when the center position of the lower region serving as the base in the horizontal direction corresponds to the center position of the table surface. Also, while realizing efficient application in three-dimensional modeling such that the center position in the horizontal direction in the entire area deviates from the center position, while making effective use of the space on the table surface, each third It is epoch-making in realizing uniform irradiation by the second mirror by properly arranging the two mirrors, and its application range is wide.
１ レーザビーム又は電子ビームの発振源
２ ダイナミックフォーカスレンズ
３ ガルバノスキャナー
３０ 回動中心軸
３１ 第１ミラー
３２ 第２ミラー
４ テーブル
７ レーザビーム又は電子ビーム
Ｐ テーブル面の中心位置及び当該位置から所定方向にて長手方向の距離の１／２の範囲内にて選択された位置
Ｑ 回動中心軸３０における中央位置
1 Oscillation source of laser beam or
本発明は、ダイナミックフォーカスレンズを透過して順次集束するレーザビーム又は電子ビームを、二次元方向に走査するガルバノスキャナーを複数個採用している三次元造形装置を対象としている。 The present invention is directed to a three-dimensional modeling apparatus that employs a plurality of galvanometer scanners that scan in two-dimensional directions laser beams or electron beams that pass through a dynamic focus lens and are sequentially focused.
テーブル面上に積層した粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームの照射によって焼結面を形成する三次元造形においては、焦点距離を調整し得るダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームをガルバノスキャナーによって焼結面又はその近傍に集束するような走査（スキャニング）が行われている。 In the three-dimensional modeling that forms the sintered surface by irradiating the powder layer stacked on the table surface with a laser beam or electron beam, a laser beam or electron beam that has passed through a dynamic focus lens that can adjust the focal length is sent by a galvanometer scanner. Scanning is performed to focus on or near the sintered surface.
前記走査を実現するガルバノスキャナーを、２個又は４個採用することによって効率的な走査を実現する三次元造形方法は、特許文献１記載の発明（以下「先願発明１」と称する。）として開示されている。
A three-dimensional modeling method that realizes efficient scanning by adopting two or four galvanometer scanners that realize the scanning is an invention described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as "
しかも、先願発明１においては、水平方向にて向かい合う位置にある第２ミラーにおける反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とすることを要件としており、２個又は４個のガルバノスキャナーをコンパクトな配置とする説明が行われている。
Moreover, in
しかしながら、２個又は４個のガルバノスキャナーをテーブル面の如何なる位置に配置すべきかにつき、特許文献１は格別の説明を行っている訳ではない。
However,
現に、特許文献１の図５、図６には、２個のガルバノスキャナー３２、４３が筐体１４内のテーブル面の中心位置から外れて配置されているが、当該配置の基準は全く不明である。
Actually, in FIGS. 5 and 6 of
但し、特許文献１の図１３には、４個のガルバノスキャナー３２、４２、５２、６２が筐体１１４内のテーブル面の中心位置を囲む状態にて配置されており、このような配置状態は、複数個のガルバノスキャナーを、前記中心位置を基準として点対称にて配置することを提示しているが如くである。
However, in FIG. 13 of
確かに、三次元造形の対象物において、ベースとなる下方側領域の水平方向の中心位置及び全体の水平方向の中心位置が同一である場合には、前記図１３に提示するように、テーブル面の中心位置を基準とする配置が極めて妥当であると評価することができる。 Certainly, when the horizontal central position of the lower region serving as the base and the horizontal central position of the whole are the same in the object of three-dimensional modeling, as shown in FIG. It can be evaluated that the arrangement based on the center position of the is extremely appropriate.
しかしながら、三次元造形の対象物においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と頂部に至る全領域の水平方向に即した中心位置とは必ずしも一致する訳ではなく、双方の中心位置が偏差する状態が少なからず発生する。 However, in the object of three-dimensional modeling, the horizontal center position of the lower region serving as the base and the horizontal center position of the entire region up to the top do not necessarily match. A state in which the center position deviates not a little occurs.
このような全領域の水平方向に即した場合には、前記図１３に示すような複数のガルバノスキャナーがテーブル面の中心位置を囲む配置状態は決して効率的な作業を保証しない。 When the whole area is aligned in the horizontal direction, the arrangement state in which a plurality of galvanometer scanners surround the central position of the table surface as shown in FIG. 13 never guarantees efficient work.
先願発明１においては、２個の第２ミラー（X軸ガルバノミラー３２ａ、４２ａ）のレーザ光に対する各反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とする要件が設定されている。
In
しかしながら、相向かう第２ミラーの距離は、当該第２ミラーの回動方向に即した寸法によって左右されるにも拘らず、上記説明においては、各第２ミラーの上記寸法について全く説明されていない点において、上記１５０ｍｍ及び１００ｍｍの最大値は技術的に無意味である。 However, although the distance between the second mirrors facing each other depends on the dimension of the second mirror in the rotational direction, the above description does not describe the dimension of each of the second mirrors at all. In that respect, the above maximum values of 150 mm and 100 mm are technically meaningless.
のみならず、先願発明１においては、テーブル（造形テーブル５）の水平方向のスペースを有効に活用することについては全く開示されていない。
Moreover,
現に、前記図５、６及び図１３において、ガルバノスキャナー（ガルバノスキャナ３２、４２、５２、６２）が筐体１４又は１１４内において占める領域の割合は極めて僅少である。
Actually, in FIGS. 5, 6 and 13, the ratio of the area occupied by the galvanometer scanners (
このように、先願発明１を含む公知技術においては、ベースとなる下方側領域の中心位置と全領域の中心位置が偏差している場合に、複数個のガルバノスキャナーを適切に配置するような構成を提唱している訳ではなく、況してや、テーブル面のスペースの有効活用については、格別の技術的事項を開示及び示唆している訳ではない。
As described above, in the known technology including the
本発明は、三次元造形物においてベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と、全領域の水平方向に即した中心位置が偏差している場合に、複数のガルバノスキャナーによって効率的な三次元造形を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用し、かつ均一な照射を実現するような三次元造形装置の構成を提供することを課題としている。 The present invention efficiently uses a plurality of galvanometer scanners when there is a deviation between the center position in the horizontal direction of the lower region, which is the base of the three-dimensional modeled object, and the center position in the horizontal direction of the entire region. It is an object of the present invention to provide a configuration of a three-dimensional modeling apparatus that realizes three-dimensional modeling, effectively utilizes the space on the table surface, and realizes uniform irradiation.
前記課題を達成するため、本発明の基本構成は、
（１）粉末を走行を介してテーブル上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビームを走査するガルバノスキャナーを複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナーは、ダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームに対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸を介して回動する第１ミラー及び第１ミラーの回動と独立した状態にて前記第１ミラーにおける回動中心軸の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸を介して回動する第２ミラーからの反射によって、レーザビーム又は電子ビームの直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現している各ガルバノスキャナーにおいて、レーザビーム又は電子ビームの発振源を収容している後端側から、第１ミラーを収容している先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラーの回動中心軸の中央位置から各第２ミラーにおける回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向を、造形対象である三次元造形物のベースとなる下方側領域の中心位置と一致しているテーブル面の中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離にて配置され、かつ前記三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置と一致している位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列している三次元造形装置、
（２）第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している基本構成（１）の三次元造形装置、
からなる。
In order to achieve the above object, the basic configuration of the present invention is
(1) A three-dimensional modeling apparatus equipped with a plurality of squeegees that stack powder on a table while traveling, and a plurality of galvano scanners that scan the powder layer with a laser beam or an electron beam, and each galvano scanner is dynamic A first mirror that rotates with respect to a laser beam or an electron beam that has passed through the focus lens through a rotation center axis in a direction perpendicular to the transmission direction, and the first mirror in a state that is independent of the rotation of the first mirror. The second mirror, which is perpendicular to the direction of the central axis of rotation of the mirror and rotates through the central axis of rotation in the horizontal direction, causes two-dimensional light beams to be reflected on the orthogonal coordinates of the laser beam or the electron beam. In each galvanometer scanner that realizes directional scanning, in the direction perpendicular to the direction from the rear end side containing the oscillation source of the laser beam or electron beam to the front end side containing the first mirror The projecting direction from the central position of the central axis of rotation of each first mirror to the central position Q of the central axis of rotation of each second mirror is the center of the lower area that is the base of the three-dimensional object to be modeled. It is arranged at a distance of 1/2 or less of the dimension from the rear end side to the front end side from the center position O of the table surface that matches the position , and is immediately horizontal in the entire area of the three-dimensional structure. With respect to a position P that coincides with the center position obtained, a radiation state is set such that it is directed from a one-sided area divided by a conceptual line that passes through the position P in an arbitrary direction, and the radiation state is set to In the formed area, with reference to the direction along the conceptual line, the area extending from the rear end side of the galvanometer scanner at two outer ends located farthest from the position P to the tip side. are arranged on the outermost side of the regions forming the radial state,
(2) The three-dimensional modeling apparatus of the basic configuration (1), in which the central position Q of the central axis of rotation of the second mirror is arranged at equal distances in the horizontal direction with respect to the position P ,
consists of
基本構成（１）においては、ガルバノスキャナーの後端側から先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラーの回動中心軸の中央位置から第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向の基準位置を、テーブル面の中心位置Ｏに限定せずに、当該中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離に配置されている位置Ｐが配置されている。 In the basic configuration (1), in the direction perpendicular to the direction from the rear end side to the tip side of the galvanometer scanner, the center position of the rotation center axis of each first mirror is shifted to the center position of the rotation center axis of the second mirror. The reference position in the protruding direction toward Q is not limited to the center position O of the table surface, and is arranged at a distance of 1/2 or less of the dimension from the center position O to the rear end side to the tip side. A position P is arranged .
このような配置を可能としている基本構成（１）においては、造形の対象となる三次元造形物のベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置につき、テーブル面の中心位置Ｏと一致させたうえで、当該三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置については、前記位置Ｐと一致させることによって、当該造形対象物の造形に必要なレーザビーム又は電子ビームの照射を効率的に推進することができる。 In the basic configuration (1) that enables such an arrangement , the center position of the lower region, which is the base of the three-dimensional object to be modeled, in the horizontal direction coincides with the center position O of the table surface. After that, the center position in the horizontal direction of the entire area of the three-dimensional modeled object is aligned with the position P, thereby irradiating the laser beam or the electron beam necessary for shaping the modeled object. Efficient promotion.
何故ならば、上記の一致によって、ベースとなる下方側領域を焼結する領域を特定する一方、下方側領域の中心位置と全領域の中心位置との偏差による距離と、テーブル面の中心位置Ｏと前記のように配置された位置Ｐとの距離を一致させることによって、複数個のガルバノスキャナーの効率的な照射を可能とする基準位置を設定することに帰するからである。 This is because the above match specifies the area where the base lower area is sintered . and the position P arranged as described above to set a reference position that enables efficient irradiation of a plurality of galvanometer scanners.
更には、各ガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、前記のように配置された位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定していることから、各ガルバノスキャナーにおける前記後端側から前記先端側に至る方向もまたテーブル面のスペースにおいて放射状態に設定されていることに帰し、テーブル面のスペースを有効に活用することができる。
尚、前記の「概念上のライン」とは、現実にレーザビーム又は電子ビームによって当該ラインを照射するという趣旨ではなく、あくまでＣＡＤシステム又はＣＡＭシステムにおけるコンピュータが設定する計算上のラインの趣旨である。
Furthermore, the protruding direction in each galvanometer scanner may be directed from one side region divided by a conceptual line passing through the position P in an arbitrary direction with respect to the position P arranged as described above. Since it is set to a radial state, the direction from the rear end side to the front end side of each galvanometer scanner is also set to a radial state in the space on the table surface, and the space on the table surface is effectively used. can be utilized.
The above-mentioned "conceptual line" does not mean that the line is actually irradiated with a laser beam or an electron beam, but merely a calculated line set by a computer in a CAD system or a CAM system. .
しかも、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列することによって、テーブル面のスペースの有効な活用を更に一層助長している。 Moreover, in the region forming the radial state, from the rear end side of the two outer ends of the galvano scanner located farthest from the position P with respect to the direction along the conceptual line By arranging the region extending to the tip side on the outermost side of the regions forming the radial state, the effective use of the space on the table surface is further promoted.
前記のように配置された位置Ｐとして、テーブル面の中心位置Ｏからガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る方向の寸法の１／２以下の距離とする根拠は、現実に造形の対象となる三次元造形物において、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置に対し、全領域の水平方向に即した中心位置の偏差する程度がガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２を超えるような偏差の場合が極めて少ないこと、及びこのように配置された位置Ｐによって、テーブル面のスペースの有効な活用が十分達成し得ることにある。 The reason why the position P arranged as described above is set to be a distance of 1/2 or less of the dimension in the direction from the center position O of the table surface to the rear end side of the galvanometer scanner and the front end side is that the actual modeling is performed. In the target three-dimensional model, the degree of deviation of the center position in the horizontal direction of the entire region from the rear end side of the galvano scanner with respect to the center position in the horizontal direction of the lower region that is the base There are very few cases where the deviation exceeds 1/2 of the dimension to the tip side , and the position P arranged in this way can sufficiently achieve effective utilization of the space on the table surface.
基本構成（２）においては、第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列することを要件としている。 In the basic configuration (2), it is a requirement that the central position Q of the central axis of rotation of the second mirror be arranged at equal distances in the horizontal direction with the position P as a reference.
このような要件に基づき、前記位置Ｐを基準として、各第２ミラーの照射領域を均等に区分した場合、又は各第２ミラーの照射領域を共通とした場合の何れにおいても、シンプルな制御によって、均一な照射状態を実現することができる。 Based on these requirements, with the position P as a reference, when the irradiation area of each second mirror is evenly divided, or when the irradiation area of each second mirror is made common, simple control can be performed. , a uniform irradiation state can be realized.
基本構成（１）は、図６（ａ）に示すように、粉末を走行を介してテーブル４上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビーム７を走査するガルバノスキャナー３を複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナー３は、ダイナミックフォーカスレンズ２を透過したレーザビーム又は電子ビーム７に対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸３０を介して駆動装置３１０の駆動によって回動する第１ミラー３１及び第１ミラー３１の回動と独立した状態にて前記第１ミラー３１における回動中心軸３０の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸３０を介して駆動装置３２０の駆動によって回動する第２ミラー３２からの反射によって、レーザビーム又は電子ビーム７の直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現している各ガルバノスキャナー３において、レーザビーム又は電子ビーム７の発振源１を収容している後端側から、第１ミラー３１を収容している先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から各第２ミラー３２における回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向を、造形対象である三次元造形物のベースとなる下方側領域の中心位置と一致しているテーブル４の面の中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離にて配置され、かつ前記三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置と一致している位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列している三次元造形装置である。
As shown in FIG. 6(a), the basic configuration (1) includes a plurality of squeegees for stacking powder on a table 4 while traveling, and a plurality of
基本構成（１）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。 The effects based on the basic configuration (1) and the grounds thereof have already been explained in the section of the effects of the invention.
基本構成（２）は、図６（ｂ）に示すように、第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している三次元造形装置である。
In the basic configuration (2), as shown in FIG. 6(b), the central position Q of the
基本構成（２）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。 The effects based on the basic configuration (2) and the grounds thereof have already been explained in the section of the effects of the invention.
基本構成（１）及び（２）においては、複数個のガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が同一である実施形態を通常採用している。
In basic configurations (1) and (2), an embodiment in which the positions of the plurality of
このような同一の高さ位置とする実施形態の場合には、構成がシンプルである一方、各ガルバノスキャナー３の機能分担によって、均一な照射状態を効率的に実現することができる。
In the case of such an embodiment in which the positions are at the same height, while the configuration is simple, it is possible to efficiently achieve a uniform irradiation state by sharing the functions of the
但し、基本構成（１）及び（２）においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合うガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が相違していることを特徴とする実施形態を採用することができる。
However, in the basic configurations (1) and (2), as shown in FIGS. 7A and 7B, the positions of the
第２ミラー３２からの照射位置が遠方となるに従って、照射角度は小さくなることから、仮に第１ミラー３１及び第２ミラー３２の各回動速度が前記照射位置の遠近に拘らず変化しない場合には、遠方の領域における単位時間及び単位面積当たりの照射の程度が減少し、均一な照射及び焼結を実現することができない。
As the irradiation position from the
このような不均一な照射及び焼結を避けるため、通常、第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度については、照射位置が遠方となるに従って、順次減少するような制御が行われている。
In order to avoid such non-uniform irradiation and sintering, the rotational speeds of the
しかしながら、このような制御は二次元であって、煩雑であると共に、十分な制度を保証し得る訳ではない。 However, such control is two-dimensional, cumbersome, and cannot guarantee sufficient accuracy.
このような場合、前記のように配置された位置Ｐから遠い領域につき、高い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射し、前記のように配置された位置Ｐから近い領域を、低い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射することによって、照射による傾斜角度の変化を緩和し、ひいては第２ミラー３２からの距離の遠近に伴う第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度に関する制御の精度を向上することができる。
In such a case, the region far from the position P arranged as described above is irradiated by the
特に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ２段及び３段の異なる高さを設定した場合には、前記のように配置された位置Ｐを基準として、２区分又は３区分とした上で、各段に配置されたガルバノスキャナー３による照射を行う場合には、上記二次元の制御の精度の向上を確実に保証することができる。
In particular, as shown in FIGS. 7A and 7B, when two and three different heights are set, respectively, two sections or three sections are set based on the position P arranged as described above. When the irradiation is performed by the
更には、図８に示すように、上記実施形態において、特に、隣り合うガルバノスキャナー３における各第２ミラー３２が水平方向に即して部分的に重複していることを特徴とする実施形態を採用した場合には、第２ミラー３２の突設領域につき、水平方向に即してコンパクトな構成とすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, in the above embodiment, an embodiment characterized in that the second mirrors 32 of the
基本構成（１）及び（２）においては、図１０（ａ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と斜交する実施形態、及び図１０（ｂ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と直交する実施形態の何れをも選択することができる。
In the basic configurations (1) and (2), as shown in FIG. 10A, an embodiment in which the
図１０（ａ）に示す実施形態は、第１ミラー３１の上下方向の幅を小さく設定することによって、コンパクトな構成を実現することができる。
The embodiment shown in FIG. 10A can realize a compact configuration by setting the vertical width of the
これに対し、図１０（ｂ）に示す実施形態は、技術常識に合致する一方、シンプルな構成を実現することができる。 On the other hand, the embodiment shown in FIG. 10(b) can realize a simple configuration while conforming to common technical knowledge.
基本構成（１）及び（２）においては、図９に示すように、第２ミラー３２の反射の中心位置が回動中心軸３０及びその近傍の位置であり、かつ反射の領域が、回動段階における上端及び下端の範囲内にあることを特徴とする実施形態を採用することができる。
In the basic configurations (1) and (2), as shown in FIG. 9, the reflection center position of the
第２ミラー３２の回動中心軸３０の位置は固定されているが、第２ミラー３２における反射領域は回動中心軸３０の下側又は上側に限定される場合がある。
Although the position of the
これに対し、図９に示す実施形態の場合には、反射の中心位置を回動中心軸３０及びその近傍の位置とすることによって、正確な反射を実現する一方、反射の領域を回動段階における上端及び下端の範囲内にすることによって、第２ミラー３２をコンパクトな構成とすることができる。
In contrast, in the case of the embodiment shown in FIG. 9, accurate reflection is realized by setting the reflection center position to the
通常、ガルバノスキャナー３は、水平方向に配置されている。
The
しかしながら、ガルバノスキャナー３の配置は水平方向に限定される訳ではない。
However, the arrangement of the
即ち、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面に直交する鉛直方向である実施形態に立脚した上で、各ガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る方向が、当該方向に沿って順次上側に傾斜すると共に、各ガルバノスキャナー３において第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向が、順次上側に傾斜していることを特徴とする実施形態を採用することができる。
That is, as shown in FIGS. 11A and 11B, each
上記実施形態の場合には、第１ミラー３１の回動中心軸３０の方向が図１１（ａ）に示すように、テーブル４の面に対して斜交する場合であろうと、図１１（ｂ）に示すように、テーブル４の面に対し直交する場合であろうと、第２ミラー３２の回動中心軸３０の方向を、前記後端側から前記先端側に至る方向及び前記突設方向が水平方向である場合と同様に水平方向に維持した上で、ガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る方向の傾斜状態及び第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向の傾斜状態を実現することができる。
In the case of the above embodiment, even if the direction of the
しかも、前記実施形態においては、ガルバノスキャナー３の水平方向に即したスペースを小さく設定し、全体としてコンパクトな配置を実現することができる。
Moreover, in the above-described embodiment, the horizontal space of the
テーブル４の面上における複数のガルバノスキャナー３の数は、通常、以下の基本構成（１）及び（２）に即した実施例に示すように、２～６個である。
尚、既に説明したように、以下の実施例においては、基本構成（２）に立脚した平面図を示すが、その根拠は、以下の実施例においては、基本構成（２）を採用する場合が圧倒的に多いことにある。
The number of galvano-
As already explained, in the following embodiments, a plan view based on the basic configuration (2) is shown. There are an overwhelming number of things.
実施例１は、図１に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ当該２か所のガルバノスキャナー３のみを配置していることを特徴としている。
In Example 1, as shown in FIG. 1, the projecting directions of the
実施例１は、２個のガルバノスキャナー３によるシンプルな構成でありながら、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。
Although the first embodiment has a simple configuration with two
実施例２は、図２に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残１個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を２等分する方向を形成するように設定した上で、３個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。
In Example 2, as shown in FIG. 2, the projecting directions of the
実施例２は、３個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、３個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。
In the second embodiment, by arranging three
実施例３は、図３に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残２個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を３等分する方向を形成するように設定した上で、４個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。
In Example 3, as shown in FIG. 3, the projecting directions of the
実施例３は、４個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、４個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the third embodiment, the basic configurations (1) and (2), particularly the basic configuration ( 2) is realized.
実施例４は、図４に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残３個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を４等分する方向を形成するように設定した上で、５個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, the projecting directions of the
実施例４は、５個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、５個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the fourth embodiment, the basic configurations (1) and (2), especially the basic configuration ( 2) is realized.
実施例５は、図５に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残４個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を５等分する方向を形成するように設定した上で、６個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。
In Example 5, as shown in FIG. 5, the projecting directions of the
実施例５は、６個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、６個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。 In the fifth embodiment, the basic configurations (1) and (2), especially the basic configuration ( 2) is realized.
このように、基本構成（１）及び（２）に立脚している本発明においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置がテーブル面の中心位置に該当する場合であっても、全領域における水平方向に即した中心位置が当該中心位置よりも偏差しているような三次元造形における効率的な適用を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用しながら、各第２ミラーの適切な配列によって、均一な第２ミラーによる照射を実現することにおいて画期的であって、その利用範囲は広範である。 Thus, in the present invention based on the basic configurations (1) and (2), when the center position of the lower region serving as the base in the horizontal direction corresponds to the center position of the table surface. Also, while realizing efficient application in three-dimensional modeling such that the center position in the horizontal direction in the entire area deviates from the center position, while making effective use of the space on the table surface, each third It is epoch-making in realizing uniform irradiation by the second mirror by properly arranging the two mirrors, and its application range is wide.
１ レーザビーム又は電子ビームの発振源
２ ダイナミックフォーカスレンズ
３ ガルバノスキャナー
３０ 回動中心軸
３１ 第１ミラー
３１０ 第１ミラーに対する駆動装置
３２ 第２ミラー
３２０ 第２ミラーに対する駆動装置
４ テーブル
７ レーザビーム又は電子ビーム
Ｏ テーブル面の中心位置
Ｐ 第１ミラーの回動中心軸の中央位置から第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向が向かう基準位置
Ｑ 第２ミラーの回動中心軸３０における中央位置
1 Oscillation source of laser beam or
310 drive for first mirror
32 second mirror
320 drive for second mirror
4 table 7 laser beam or electron beam
O Center position of table surface
P Reference position where the projecting direction from the center position of the center axis of rotation of the first mirror toward the center position Q of the center axis of rotation of the second mirror is directed QCentral position of the center axis of
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