JP2000015705A - 光造形装置 - Google Patents
光造形装置Info
- Publication number
- JP2000015705A JP2000015705A JP10188589A JP18858998A JP2000015705A JP 2000015705 A JP2000015705 A JP 2000015705A JP 10188589 A JP10188589 A JP 10188589A JP 18858998 A JP18858998 A JP 18858998A JP 2000015705 A JP2000015705 A JP 2000015705A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- laser
- polygon mirror
- lens
- stage
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザにより樹脂を光硬化させる光造形装置
にて、光造形時間を短縮することで造形時間差による形
状変化を少なくするとともに、低価格な光造形装置を提
供する。 【解決手段】 レーザ出力部と、該レーザ出力部から出
射したレーザ光を絞る光学レンズ系と、該レーザを走査
するレーザ走査部と、光硬化性の樹脂が入りテーブルが
昇降する事によって造形を行うタンク部と、制御部を有
する光造形装置において、ポリゴンミラーと走査レンズ
をレーザ走査部に用いる。
にて、光造形時間を短縮することで造形時間差による形
状変化を少なくするとともに、低価格な光造形装置を提
供する。 【解決手段】 レーザ出力部と、該レーザ出力部から出
射したレーザ光を絞る光学レンズ系と、該レーザを走査
するレーザ走査部と、光硬化性の樹脂が入りテーブルが
昇降する事によって造形を行うタンク部と、制御部を有
する光造形装置において、ポリゴンミラーと走査レンズ
をレーザ走査部に用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザにより樹脂
を光硬化させる光造形装置に関する。
を光硬化させる光造形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に光造形装置の構成を示す。光造形
装置は、レーザ出力部１と、レーザ出力部１か出射した
レーザを絞る光学レンズ系２と、レーザを走査するレー
ザ走査部３と、光硬化性の樹脂が入り造形用のテーブル
及びコーティングナイフを有するタンク部４と、レーザ
走査を総合的に制御するスキャナコントローラ５と、積
層の厚さ、レーザパワーなどの造形の条件を設定し制御
する造形コントローラ７と、スキャナコントローラ５や
造形コントローラ７を含めて光造形装置全体の制御を行
う制御部６などから構成されている。
装置は、レーザ出力部１と、レーザ出力部１か出射した
レーザを絞る光学レンズ系２と、レーザを走査するレー
ザ走査部３と、光硬化性の樹脂が入り造形用のテーブル
及びコーティングナイフを有するタンク部４と、レーザ
走査を総合的に制御するスキャナコントローラ５と、積
層の厚さ、レーザパワーなどの造形の条件を設定し制御
する造形コントローラ７と、スキャナコントローラ５や
造形コントローラ７を含めて光造形装置全体の制御を行
う制御部６などから構成されている。
【０００３】レーザを走査するレーザ走査部の従来の構
成を図３に示す。レーザを発振させるレーザチューブ１
６から発振されたレーザはレーザ出力部１内で増幅さ
れ、光学レンズ系２内に設けられているレーザを絞るレ
ンズ１１、レーザのＯＮ，ＯＦＦを制御するＡ・Ｏ素子
８を通り、レーザ走査部３で走査されタンク部４に照射
される。その中のレーザ走査部３では光学レンズ系２を
通ってきたレーザを横方向（ここではＸ方向とする）を
走査するミラー９、縦方向（ここではＹ方向とする）を
走査するミラー１０で反射させタンク部４内のＸ、Ｙ平
面上への走査位置決めを行っていた。従来の光造形装置
のレーザ走査部は、図３に示すような2個のガルバノミ
ラー９，１０を使用した走査方法であった。走査精度を
確保する為、サーボ機構１８，１９が組込まれており、
ガルバノミラー９，１０をスキャナコントローラ５によ
って、それぞれ制御している。
成を図３に示す。レーザを発振させるレーザチューブ１
６から発振されたレーザはレーザ出力部１内で増幅さ
れ、光学レンズ系２内に設けられているレーザを絞るレ
ンズ１１、レーザのＯＮ，ＯＦＦを制御するＡ・Ｏ素子
８を通り、レーザ走査部３で走査されタンク部４に照射
される。その中のレーザ走査部３では光学レンズ系２を
通ってきたレーザを横方向（ここではＸ方向とする）を
走査するミラー９、縦方向（ここではＹ方向とする）を
走査するミラー１０で反射させタンク部４内のＸ、Ｙ平
面上への走査位置決めを行っていた。従来の光造形装置
のレーザ走査部は、図３に示すような2個のガルバノミ
ラー９，１０を使用した走査方法であった。走査精度を
確保する為、サーボ機構１８，１９が組込まれており、
ガルバノミラー９，１０をスキャナコントローラ５によ
って、それぞれ制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成のレーザ走
査部においては、ガルバノミラーなどを用いた場合、ミ
ラーの振れ角度をサーボ機構を用いて制御しなければな
らないので、制御系が複雑になり、装置全体が高価とな
る。また、高速走査を行うには限界が生じることとな
る。本発明はレーザ走査部に、ポリゴンミラー、走査レ
ンズを使用したシステムを導入する事によって低価格な
光造形装置を提供することを目的とする。
査部においては、ガルバノミラーなどを用いた場合、ミ
ラーの振れ角度をサーボ機構を用いて制御しなければな
らないので、制御系が複雑になり、装置全体が高価とな
る。また、高速走査を行うには限界が生じることとな
る。本発明はレーザ走査部に、ポリゴンミラー、走査レ
ンズを使用したシステムを導入する事によって低価格な
光造形装置を提供することを目的とする。
【０００５】本発明の他の目的は、レーザ走査部にポリ
ゴンミラーを用いることでレーザ走査速度の高速化を図
り、光総計装置の造形時間を短縮する。
ゴンミラーを用いることでレーザ走査速度の高速化を図
り、光総計装置の造形時間を短縮する。
【０００６】また、本発明の他の目的は、造形時間差に
よる形状変形を少なくする光造形装置を提供することで
ある。
よる形状変形を少なくする光造形装置を提供することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によればレーザの
Ｘ方向への走査はポリゴンミラーの回転によって調整
し、Ｙ方向への移動は３次元回転ステージを回転する事
によってコントロールする。また、Ｙ方向への走査を行
う場合にはエンコーダ付のθステージが回転する事によ
ってＹ方向への走査及びＸ方向への移動が容易に出来る
光造形装置が提供される。
Ｘ方向への走査はポリゴンミラーの回転によって調整
し、Ｙ方向への移動は３次元回転ステージを回転する事
によってコントロールする。また、Ｙ方向への走査を行
う場合にはエンコーダ付のθステージが回転する事によ
ってＹ方向への走査及びＸ方向への移動が容易に出来る
光造形装置が提供される。
【０００８】また、本発明によればポリゴンミラーの高
速回転により走査速度の高速化を図り、造形時間短縮を
図る事が出来る光造形装置が提供される。
速回転により走査速度の高速化を図り、造形時間短縮を
図る事が出来る光造形装置が提供される。
【０００９】また、本発明によればレーザの高速走査に
よる１断面当たりの造形時間を短縮することによって、
１層内の造形時間差による形状変形を少なくし、形状精
度向上を図る光造形装置が提供される。
よる１断面当たりの造形時間を短縮することによって、
１層内の造形時間差による形状変形を少なくし、形状精
度向上を図る光造形装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】光造形装置の全体構成は図２に示
すような従来の構成とほぼ同じである。
すような従来の構成とほぼ同じである。
【００１１】図１は光造形装置のレーザ走査部３とその
周辺について、本発明の一実施例を示す図である。光造
形装置のレーザ走査部は、レーザチューブ１６から出力
されたレーザ光を反射させＸ方向に走査するポリゴンミ
ラー１４と、レーザを絞る為の走査レンズ（ｆθレン
ズ）１５と、ポリゴンミラー１４と走査レンズ１５を搭
載し、回転する3次元回転ステージ１３と、エンコーダ
１７によって走査方向を９０°回転させる為3次元回転
ステージ１３を乗せたθステージ１２とから構成してい
る。レーザのＸ方向への走査はポリゴンミラー１４の回
転によって調整し、Ｙ方向への移動は３次元回転ステー
ジ１３を回転する事によってコントロールする。また、
Ｙ方向への走査を行う場合にはエンコーダ付のθステー
ジ１２が回転する事によってＹ方向への走査及びＸ方向
への移動が容易に出来る。
周辺について、本発明の一実施例を示す図である。光造
形装置のレーザ走査部は、レーザチューブ１６から出力
されたレーザ光を反射させＸ方向に走査するポリゴンミ
ラー１４と、レーザを絞る為の走査レンズ（ｆθレン
ズ）１５と、ポリゴンミラー１４と走査レンズ１５を搭
載し、回転する3次元回転ステージ１３と、エンコーダ
１７によって走査方向を９０°回転させる為3次元回転
ステージ１３を乗せたθステージ１２とから構成してい
る。レーザのＸ方向への走査はポリゴンミラー１４の回
転によって調整し、Ｙ方向への移動は３次元回転ステー
ジ１３を回転する事によってコントロールする。また、
Ｙ方向への走査を行う場合にはエンコーダ付のθステー
ジ１２が回転する事によってＹ方向への走査及びＸ方向
への移動が容易に出来る。
【００１２】本実施例で使用するポリゴンミラー１４は
レーザービームプリンタに使用されているもので発振さ
れたレーザを高速で回転するポリゴンミラー１４に反射
させ、また、走査レンズ１５でビーム径を絞ることによ
って平面状への高速走査を可能にしている。また、ポリ
ゴンミラー１４とポリゴンミラー１４及びｆθレンズ１
５をスイング（回転）させる３次元回転ステージ１２を
組合わせることによって、５００×５００（ｍｍ）の平
面上に走査する事を可能にしている。更に一方向からの
造形によって起こる形状変形を押さえる為エンコーダ１
７付のθステージ１３を使用し、９０°回転できるよう
にした。また、更にポリゴンミラー１４及び走査レンズ
１５の組合わせによって従来のガルバノミラーシステム
に比べ、光造形装置の低価格化を図っている。
レーザービームプリンタに使用されているもので発振さ
れたレーザを高速で回転するポリゴンミラー１４に反射
させ、また、走査レンズ１５でビーム径を絞ることによ
って平面状への高速走査を可能にしている。また、ポリ
ゴンミラー１４とポリゴンミラー１４及びｆθレンズ１
５をスイング（回転）させる３次元回転ステージ１２を
組合わせることによって、５００×５００（ｍｍ）の平
面上に走査する事を可能にしている。更に一方向からの
造形によって起こる形状変形を押さえる為エンコーダ１
７付のθステージ１３を使用し、９０°回転できるよう
にした。また、更にポリゴンミラー１４及び走査レンズ
１５の組合わせによって従来のガルバノミラーシステム
に比べ、光造形装置の低価格化を図っている。
【００１３】更にポリゴンミラー１４の高速回転を利用
すれば、樹脂の硬化速度アップが条件になるが、これま
での１０〜１０００倍の高速造形を可能にする事が出
来、造形時間の短縮が図れる。更に１断面当たりの造形
時間短縮により１層内の造形時間差による形状変形を少
なくし、形状精度向上を図る事が出来る。このことは、
レーザ走査をポリゴンミラーとしたことで、高速回転が
でき、またポリゴンミラーは安定した回転数で制御でき
るので、造形時間をほぼ一定に制御することが可能であ
って、当然個々の造形時間の差をなくすことができるた
め、形状変化もなくなり、またバラツキも少ない。
すれば、樹脂の硬化速度アップが条件になるが、これま
での１０〜１０００倍の高速造形を可能にする事が出
来、造形時間の短縮が図れる。更に１断面当たりの造形
時間短縮により１層内の造形時間差による形状変形を少
なくし、形状精度向上を図る事が出来る。このことは、
レーザ走査をポリゴンミラーとしたことで、高速回転が
でき、またポリゴンミラーは安定した回転数で制御でき
るので、造形時間をほぼ一定に制御することが可能であ
って、当然個々の造形時間の差をなくすことができるた
め、形状変化もなくなり、またバラツキも少ない。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、ポリゴンミラー及び走
査レンズをレーザ走査部に用いることによって低価格化
を図る事が可能である。また、ポリゴンミラーの高速回
転によりこれまでの１０〜１０００倍の高速造形が可能
であり、それによって造形時間の短縮が可能である。ま
た、１層内の造形時間短縮により造形時間差による形状
変形を少なくし、形状精度向上を図る事が可能である。
査レンズをレーザ走査部に用いることによって低価格化
を図る事が可能である。また、ポリゴンミラーの高速回
転によりこれまでの１０〜１０００倍の高速造形が可能
であり、それによって造形時間の短縮が可能である。ま
た、１層内の造形時間短縮により造形時間差による形状
変形を少なくし、形状精度向上を図る事が可能である。
【図１】 本発明の一実施例である光造形装置の主要部
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図２】 光造形装置の全体構造を示す模式図である。
【図３】 従来の光造形装置の主要部を示す模式図であ
る。
る。
１・・・ レーザ出力部、２・・・ 光学レンズ系、３・・・ レー
ザ走査部、４・・・ タンク部、５・・・ スキャナコントロー
ラ、６・・・ 制御部、７・・・ 造形コントローラ、８・・・ Ａ
・Ｏ素子、９・・・ Ｘ方向を走査するミラー、１０・・・ Ｙ
方向を走査するミラー、１１・・・ レンズ、１２・・・ 3次
元回転ステージ、１３・・・ θステージ、１４・・・ ポリゴ
ンミラー、１５・・・ ｆθレンズ、１６・・・ レーザチュー
ブ、１７・・・ エンコーダ、１８，１９・・・ サーボ機構。
ザ走査部、４・・・ タンク部、５・・・ スキャナコントロー
ラ、６・・・ 制御部、７・・・ 造形コントローラ、８・・・ Ａ
・Ｏ素子、９・・・ Ｘ方向を走査するミラー、１０・・・ Ｙ
方向を走査するミラー、１１・・・ レンズ、１２・・・ 3次
元回転ステージ、１３・・・ θステージ、１４・・・ ポリゴ
ンミラー、１５・・・ ｆθレンズ、１６・・・ レーザチュー
ブ、１７・・・ エンコーダ、１８，１９・・・ サーボ機構。
フロントページの続き (72)発明者 清水 雅文 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H045 AA00 BA20 DA31 2H087 KA19 KA26 RA45 4F213 AA36 AG01 AH81 WA25 WA97 WL08 WL13 WL45 WL76 WL92 5C072 AA03 BA04 BA20 HA02 HA09 HA13 XA10
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ出力部と、該レーザ出力部から出
射したレーザ光を絞る光学レンズ系と、該レーザを走査
するレーザ走査部と、光硬化性の樹脂が入っているタン
ク部と、レーザ走査を制御するスキャナコントローラ
と、造形を制御する造形コントローラとを有し、該レー
ザ光を走査することによって該光硬化性樹脂の造形を行
う光造形装置において、前記レーザ走査部にポリゴンミ
ラーと走査レンズを設けたことを特徴とする光造形装
置。 - 【請求項２】 ポリゴンミラーと走査レンズを取付けた
３次元回転ステージを設けたことを特徴とする請求項1
記載の光造形装置。 - 【請求項３】 レーザの走査方向を回転させるエンコー
ダ付θステージを設けたことを特徴とする請求項２記載
の光造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188589A JP2000015705A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 光造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188589A JP2000015705A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 光造形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000015705A true JP2000015705A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16226321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10188589A Pending JP2000015705A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | 光造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000015705A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014518171A (ja) * | 2011-06-28 | 2014-07-28 | ガルフ・フィルトレイション・システムズ・インコーポレイテッド | ３次元物体を線形凝固を用いて形成するための装置および方法 |
| KR20160087023A (ko) * | 2015-01-12 | 2016-07-21 | 한국생산기술연구원 | 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 헤드장치 및 이를 이용하는 조형평면 스캐닝 방법 |
| KR101794279B1 (ko) | 2015-09-03 | 2017-11-20 | 한국기계연구원 | 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법 |
| CN110001054A (zh) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 新都有限公司 | 具有冷却功能的3d打印机 |
| JP2021504565A (ja) * | 2017-11-22 | 2021-02-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 二部構成ポリゴンスキャナを用いた付加製造 |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188589A patent/JP2000015705A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014518171A (ja) * | 2011-06-28 | 2014-07-28 | ガルフ・フィルトレイション・システムズ・インコーポレイテッド | ３次元物体を線形凝固を用いて形成するための装置および方法 |
| KR20160087023A (ko) * | 2015-01-12 | 2016-07-21 | 한국생산기술연구원 | 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 헤드장치 및 이를 이용하는 조형평면 스캐닝 방법 |
| WO2016114531A1 (ko) * | 2015-01-12 | 2016-07-21 | 한국생산기술연구원 | 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 헤드장치 및 이를 이용하는 조형평면 스캐닝 방법 |
| KR101704553B1 (ko) | 2015-01-12 | 2017-02-23 | 한국생산기술연구원 | 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 헤드장치 및 이를 이용하는 조형평면 스캐닝 방법 |
| US10962769B2 (en) | 2015-01-12 | 2021-03-30 | Korea Institute Of Industrial Technology | Head device of three-dimensional modelling equipment having modelling light source array and polygonal mirror, and modelling plane scanning method using same |
| KR101794279B1 (ko) | 2015-09-03 | 2017-11-20 | 한국기계연구원 | 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법 |
| JP2021504565A (ja) * | 2017-11-22 | 2021-02-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 二部構成ポリゴンスキャナを用いた付加製造 |
| CN110001054A (zh) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 新都有限公司 | 具有冷却功能的3d打印机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050523 |