JP2000202915A - Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method therefor - Google Patents
Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method thereforInfo
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、光造形装置に関す
るもので、造形槽に収容された光硬化樹脂に製品形状デ
ーターに従ってレーザー光を露光硬化させる場合に、前
記レーザー光の露光面に所定の厚みの未硬化樹脂膜を形
成するためのスキージ装置及びその方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical molding apparatus, and when a photocurable resin accommodated in a molding tank is cured by exposure to laser light according to product shape data, a predetermined surface is exposed to the laser light. The present invention relates to a squeegee apparatus for forming a thick uncured resin film and a method thereof.
【従来の技術】一般的に、光造形装置は、造形槽の中に
満たされた光硬化性樹脂に対して、３次元ＣＡＤシステ
ムで作成された形状データに従ってレーザ光を露光す
る。光硬化樹脂の液面に集光されたレーザー光が製品断
面形状通りに露光硬化させ、これが液面のわずか下方に
位置したエレベータ上で支持される。一つの断面形状に
ついて樹脂硬化が完了すると、エレベータが微少量下降
し、これによって未硬化樹脂が既硬化樹脂層上に満たさ
れ、既硬化樹脂層上に均等な厚さの未硬化層を作るた
め、既硬化樹脂層上の余分の未硬化樹脂をスキージ装置
でかき取りながら均一にして、既硬化樹脂上に新たな未
硬化樹脂膜が形成される。それから、次の断面形状デー
タに関するスキャニングデータにより光硬化樹脂膜が既
硬化樹脂上で、次の断面形状通りに硬化し、既硬化樹脂
上に積層される。このようにして、微少間隔毎の断面形
状に合わせたレーザ光のスキャンによる樹脂硬化と、エ
レベータの下降と、スキージによる未硬化樹脂のかき取
りとを繰り返していくことにより、各断面形状通りに硬
化した硬化樹脂の積層体として製品の３次元模型が作成
される。2. Description of the Related Art In general, an optical molding apparatus exposes a photocurable resin filled in a molding tank to laser light according to shape data created by a three-dimensional CAD system. The laser beam condensed on the liquid surface of the photocurable resin is exposed and cured according to the product cross-sectional shape, and is supported on an elevator located slightly below the liquid surface. When resin curing is completed for one cross-sectional shape, the elevator descends a small amount, thereby filling the uncured resin on the cured resin layer and forming an uncured layer of uniform thickness on the cured resin layer. Then, a new uncured resin film is formed on the already-cured resin by making the excess uncured resin on the already-cured resin layer uniform while scraping it off with a squeegee device. Then, the photocurable resin film is cured on the hardened resin according to the next cross-sectional shape according to the scanning data on the next cross-sectional shape data, and is laminated on the hardened resin. In this manner, the resin is cured by scanning the laser beam in accordance with the cross-sectional shape at minute intervals, the elevator is lowered, and the uncured resin is scraped off by the squeegee. A three-dimensional model of the product is created as a laminate of the cured resin thus obtained.
【発明が解決しようとする課題】上述したように光造形
装置にあっては、所定のピッチで光硬化樹脂を積層硬化
させることが重要である。この所定のピッチで積層する
ために、一層硬化させる毎に、硬化した層の上に未硬化
の樹脂を一定厚さで満たすことが必要である。そのため
に、スキージ装置による安定した未硬化樹脂のかき取り
動作が重要となってくる。しかし、断面形状の小さい造
形物であれば、スキージが硬化層の一端から他端までか
き取るに足る十分な未硬化樹脂の塗布量が得られるが、
断面形状の大きい造形物の場合は、スキージ装置が既硬
化層の一端から他端まで未硬化樹脂をかき取る途中で未
硬化樹脂の量が足らなくなり、一定厚さの未硬化樹脂を
形成することができないばかりか、未硬化樹脂が形成さ
れていない欠損部分ができてしまうことがある。また、
比較的高粘度の光硬化樹脂を使用する場合、光硬化樹脂
が硬化した既硬化樹脂層上に、一層分だけエレベーター
が降下し、その上に未硬化の光硬化樹脂が流れ込むので
あるが、その時、光硬化樹脂の粘性のために未硬化の光
硬化樹脂が迅速に流れ込まない。そのために、十分に流
れ込むまでに時間がかかり、光造形に時間がかかってい
た。本発明は、上述するような欠陥を解消すべく発明さ
れたもので、スキージが既硬化層上の未硬化樹脂を一定
の厚さで形成し、未硬化樹脂が行き渡らない欠損部分が
なくなり、３次元模型の精度を向上させることができ、
高粘度の光硬化樹脂においても迅速に光硬化樹脂膜を形
成することができ、光造形装置の成形効率の向上を図る
ことができるスキージ装置の提供を課題とする。As described above, it is important for the optical molding apparatus to laminate and cure the photocurable resin at a predetermined pitch. In order to laminate at a predetermined pitch, it is necessary to fill the cured layer with an uncured resin at a constant thickness every time the layer is further cured. Therefore, it is important to perform a stable scraping operation of the uncured resin by the squeegee device. However, if the molded article has a small cross-sectional shape, a sufficient amount of uncured resin to be applied is obtained so that the squeegee can scrape from one end to the other end of the cured layer.
If the squeegee device scrapes the uncured resin from one end to the other end of the cured layer, the amount of the uncured resin is insufficient for a shaped object with a large cross-sectional shape. Not only can not be performed, but also a defective portion where the uncured resin is not formed may be formed. Also,
When using a relatively high-viscosity photocurable resin, the elevator descends by one layer on the cured resin layer where the photocurable resin is cured, and uncured photocurable resin flows over it. In addition, uncured photocurable resin does not flow quickly due to the viscosity of the photocurable resin. For this reason, it took a long time to flow sufficiently, and a long time was required for stereolithography. The present invention was invented in order to solve the above-mentioned defects, and the squeegee formed the uncured resin on the already-cured layer with a constant thickness, and there was no defective portion where the uncured resin did not spread. The accuracy of the three-dimensional model can be improved,
An object of the present invention is to provide a squeegee device that can quickly form a photocurable resin film even with a high-viscosity photocurable resin and can improve the molding efficiency of an optical shaping device.
【課題を解決するための手段】本発明の光造形装置のス
キージ構造は、光造形装置の造形槽に収容された光硬化
樹脂の液面を形状データに従ってレーザー光を露光硬化
させ、既硬化樹脂層上に一層分の未硬化樹脂を満たし、
その後、スキージを移動させることにより満たされてい
ない部分に未硬化樹脂液を塗布し、所定の均一の厚さの
未硬化樹脂膜を形成し、この未硬化樹脂膜にレーザー光
を露光硬化させ、薄膜の硬化層を順次形成することによ
り積層モデルを造形する光造形装置において、前記光硬
化樹脂液面上で、液面と並行に移動するスキージと、前
記スキージを、液面と並行に移動させる摺動装置と、前
記スキージに、液面に対して昇降自在に設置された第１
及び第２の昇降装置と、前記第１の昇降装置に固定され
た、第１のドクターブレードと、前記第２の昇降装置に
固定された、第２のドクターブレードと、前記摺動装置
と第１及び第２の昇降装置の駆動を制御する制御装置と
を備え、第１及び第２のドクターブレードは、降下時
は、ドクターブレード先端が未硬化樹脂をかき取るに足
る深さ（以下、所定深さＤと云う。）まで未硬化樹脂液
中に没し、上昇時は、ドクターブレード先端が未硬化樹
脂液面に触れない程度の高さ（以下、所定高さＨと云
う。）まで回避することを特徴とする。また、前記第１
及び第２の昇降装置は、各々独立して昇降することを特
徴とする。また、前記第１及び第２の昇降装置は、夫々
の昇降装置に固定されたドクターブレードを、前記液面
に対して、垂直及び／又は所定角度でもって、昇降させ
る機能を有することを特徴とする請求項１記載の光造形
装置のスキージ装置。また、前記第１及び第２のドクタ
ーブレードは、夫々の昇降装置に、前記液面に対して、
垂直及び／又は所定角度をもって、固定されていること
を特徴とする請求項１記載の光造形装置のスキージ装
置。また、前記第１及び第２のドクターブレードは、夫
々のドクターブレードの先端に未硬化樹脂をかき取るブ
レード角を有することを特徴とする。また、第１及び第
２のドクターブレードは、夫々の先端に、未硬化樹脂を
かき取る方向が逆になるように形成されたブレード角を
有することを特徴とする。次に、本発明の光造形装置の
スキージ方法は、光造形装置の造形槽に収容された光硬
化樹脂の液面を形状データに従ってレーザー光を露光硬
化させ、既硬化樹脂槽上に一層分の未硬化樹脂を満た
し、その後、スキージを移動させることにより満たされ
ていない部分に未硬化樹脂液を塗布し、所定の均一の厚
さの未硬化樹脂膜を形成し、この未硬化樹脂膜にレーザ
ー光を露光硬化させ、薄膜の硬化層を順次形成すること
により積層モデルを造形する光造形装置において、前記
スキージは、既硬化樹脂層及び／又は造形槽の一端にお
いて、最初に、第１のドクターブレードを所定深さＤま
で降下させ、第２のドクターブレードを所定高さＨまで
上昇させた状態で、既硬化樹脂層及び／又は の略中央
まで、第１のドクターブレードで未硬化樹脂をかき取り
ながらスキージを摺動させ、次に、前記略中央におい
て、第２のドクターブレードを上昇させたままで、第１
のドクターブレードを所定高さＨまで上昇させた状態
で、略中央から他端まで、スキージを摺動させ、次に、
他端において、第１のドクターブレードを上昇させたま
まで、第２のドクターブレードを所定深さＤまで降下さ
せた状態で、他端から、第２のドクターブレードで未硬
化樹脂をかき取りながらスキージを一端まで摺動させる
ことを特徴とする。The squeegee structure of the optical molding apparatus according to the present invention is such that the liquid surface of the photocurable resin contained in the molding tank of the optical molding apparatus is exposed to laser light in accordance with shape data, and is cured by curing the cured resin. Fill the layer with one layer of uncured resin,
Thereafter, an uncured resin liquid is applied to the unfilled portion by moving the squeegee, an uncured resin film having a predetermined uniform thickness is formed, and the uncured resin film is cured by exposure to laser light, In an optical shaping apparatus for forming a laminated model by sequentially forming a cured layer of a thin film, a squeegee that moves in parallel with a liquid surface on the photocurable resin liquid surface, and moves the squeegee in parallel with the liquid surface. A sliding device and a first squeegee mounted on the squeegee so as to be able to move up and down with respect to the liquid surface.
And a second elevating device, a first doctor blade fixed to the first elevating device, a second doctor blade fixed to the second elevating device, the sliding device, A controller for controlling the driving of the first and second elevating devices, wherein the first and second doctor blades have a depth (hereinafter, a predetermined value) sufficient for the tip of the doctor blade to scrape off the uncured resin when descending. When it rises, it is avoided to a height (hereinafter, referred to as a predetermined height H) such that the tip of the doctor blade does not touch the surface of the uncured resin liquid. It is characterized by doing. In addition, the first
And the second elevating device moves up and down independently. Further, the first and second lifting devices have a function of raising and lowering a doctor blade fixed to each lifting device at a vertical angle and / or a predetermined angle with respect to the liquid surface. The squeegee device for an optical shaping device according to claim 1. Further, the first and second doctor blades each have a lifting device,
The squeegee device for an optical shaping device according to claim 1, wherein the squeegee device is fixed vertically and / or at a predetermined angle. Further, the first and second doctor blades have a blade angle at the tip of each doctor blade for scraping off the uncured resin. Further, the first and second doctor blades are characterized in that their respective tips have blade angles formed so that the directions of scraping the uncured resin are reversed. Next, the squeegee method of the optical shaping apparatus of the present invention exposes and cures the liquid surface of the photo-curable resin contained in the shaping tank of the optical shaping apparatus by laser light according to shape data, and places one layer on the hardened resin tank. Fill the uncured resin, then apply the uncured resin liquid to the unfilled parts by moving the squeegee, form an uncured resin film of a predetermined uniform thickness, and apply a laser to this uncured resin film. In an optical shaping apparatus for shaping a laminated model by exposing and curing light to form a thin film hardened layer sequentially, the squeegee may be a first doctor at one end of a hardened resin layer and / or a shaping tank. With the blade lowered to a predetermined depth D and the second doctor blade raised to a predetermined height H, the uncured resin is removed by the first doctor blade until the cured resin layer and / or the approximate center of The squeegee is slid while rubbing, and then, at the approximate center, while the second doctor blade is raised, the first
With the doctor blade raised to a predetermined height H, the squeegee is slid from approximately the center to the other end, and then
At the other end, while the first doctor blade is being raised, the second doctor blade is lowered to a predetermined depth D, and the squeegee is removed from the other end while scraping the uncured resin with the second doctor blade. Is slid to one end.
【発明の実施の形態】本発明のスキージ装置を使用した
光造形装置の一実施例を図１に基づいて説明する。第１
図は、この光造形装置（１００）の構成を模式的に示し
たものである。図１において、（１）は３次元ＣＡＤシ
ステムであり、周知のようにコンピュータに入力、記憶
された設計情報をグラフィックディスプレィ装置（２）
で取り出し、画面を見ながら製品を設計するものであ
り、製品の形状データの作成や微少間隔の水平断面にお
ける断面形状データの作成等が行われる。（３）は光硬
化性樹脂（４）を収容した造形槽、（５）は造形槽
（３）内に昇降自在に設けられたエレベータであり、エ
レベータ（５）は、エレベータ駆動装置（６）により、
造形槽（３）内で光硬化樹脂（４）の液面（１２）に平
行に、上下移動する。（１８）は、スキージ（１８）で
あり、摺動装置（２２）により、光造形樹脂（４）の液
面上で、液面と並行に移動する。スキージ（１８）に
は、独立して昇降する第１の昇降装置（１９Ｒ）と第２
の昇降装置（１９Ｌ）が、スキージ（１８）の両側面
に、昇降自在に固定されている。レーザー光（９）はレ
ーザー光励起装置（８）より発し、レーザー光スキャニ
ング装置（７）を経て造形液面（１２）上に照射され
る。光硬化樹脂（４）のレーザー光（１０）を照射され
た部位はすぐに硬化する。一層分の硬化が完了すると、
ＣＡＤデータ処理装置（１３）は次の層のデータを読み
込むと共に、エレベータ駆動装置（６）により、エレベ
ータ（５）を積層ピッチ（約３ｍｍ）だけさらに深く光
硬化樹脂の液面より沈め、既硬化樹脂層の上に新たに未
硬化樹脂を満たす。また、スキージ制御装置（２３）
は、ＣＡＤデータ処理装置（１３）より指示されるデー
タ（２４）を読み込み、摺動装置（２２）及び昇降装置
（１９Ｌ、１９Ｒ）を制御する。（７）は、レーザー光
スキャニング装置であり、レーザー光励起装置（８）で
励起されたレーザー光（９）をスキャニングデータに従
ってスキャンし、造形槽上に導く。この造形槽（３）に
導かれたレーザー光（９）は集光レンズ（１１）によっ
て造形液面（１２）上に絶えず集光（１０）される。
（１３）はＣＡＤデータ処理装置であり、３次元ＣＡＤ
システム（１）より送られてきた製品の断面形状データ
（１４）からレーザー光スキャニングデータ（１５）、
エレベータ駆動データ（１６）、スキージ駆動データ
（２４）を作成し、夫々れの駆動装置あるいは制御装置
に出力する。図２及び図３において、本発明による一実
施例のスキージ装置（２００）の概略を説明する。スキ
ージ（１８）は、前述したように、摺動装置（２２）に
摺動可能に取り付けられており、光硬化樹脂（４）の液
面（１２）に並行に移動することができる。スキージ
（１８）には、第１の昇降装置（１９Ｒ）及び第２の昇
降装置（１９Ｌ）が、スキージ本体側面に昇降自在に固
定され、第１の昇降装置（１９Ｒ）及び第２の昇降装置
（１９Ｌ）は、光硬化樹脂（４）の液面（１２）に対し
て垂直に、夫々れ独立して昇降することができる。第１
の昇降装置（１９Ｒ）には、第１のブレード角（２０
Ｒ）を有する第１のドクターブレード（２１Ｒ）が固定
されている。そして、第２の昇降装置（１９Ｌ）には、
第１のブレード角（２０Ｒ）とは１８０°位相が正反対
の第２のブレード角（２０Ｌ）を有する第２のドクター
ブレード（２１Ｌ）が固定されている。すなわち、ブレ
ード角（２０Ｌ、２０Ｒ）は既硬化樹脂層（１７）上の
未硬化樹脂（４）を有効に書き取るために形成されてお
り、ブレード角が１８０°位相正反対であるということ
は、未硬化樹脂をかき取る方向が、１８０°正反対であ
り、第１のドクターブレード（２１Ｒ）は、かき取り方
向が図面上で右から左へ（矢印Ｇの方向）、第２のドク
ターブレード（２１Ｌ）は、かき取り方向が図面上で左
から右へ（矢印Ｊの方向）となる。また、ドクターブレ
ード（２１Ｌ、２１Ｒ）は、光硬化樹脂（４）の液面
（１２）に対して垂直に昇降する。そして、降下時は、
ブレード角（２０Ｌ、２０Ｒ）先端を、未硬化樹脂をか
き取るに足る深さ（Ｄ）まで、光硬化樹脂（４）の液面
（１２）より没し、上昇時は、ブレード角（２０Ｌ、２
０Ｒ）先端が、光硬化樹脂（４）の液面（１２）に触れ
ない程度の高さ（Ｈ）まで上昇し、液面より回避する。
そして、ドクターブレード（２１Ｌ、２１Ｒ）は、スキ
ージ（１８）が摺動するにつれ、光硬化樹脂（４）の液
面上を液面と並行に移動し、既硬化樹脂層（１７）上に
張られた未硬化樹脂をかき取り、均一な厚みの未効果樹
脂膜（４Ｆ）を形成する。また、昇降装置（１９Ｌ、１
９Ｒ）は、ドクターブレード（２１Ｌ、２１Ｒ）を垂直
に昇降させると前述したが、液面（１２）に対して、所
定角度をもって昇降させることもできる。また、取り付
けスペースあるいは可動範囲などの制約から、昇降装置
（１９Ｌ、１９Ｒ）に、ドクターブレードを回転させる
機能を設けて、ドクターブレードの固定部を中心に回動
させ、液面より回避させる方法も考えられる。また、ド
クターブレード（２１Ｌ、２１Ｒ）は、前述するよう
に、夫々の昇降装置（１９Ｌ、１９Ｒ）に、液面（１
２）に対して、直角に取り付けられているが、未硬化樹
脂を書き取る機能を調整するために、取り付け角度を自
在に調整できるように固定する方法も考えられる。以上
の構成における本発明の一実施例の一連の動作を、図１
乃至図４において説明すると、製品の造形物を製作する
際、まず、３次元ＣＡＤシステム（１）で製品の形状デ
ータが作成され、この形状データから微少間隔毎の水平
断面の断面形状が作成され、ＣＡＤデータ処理装置（１
３）に渡される。次に、エレベータ及びスキージの各動
作説明を行う。 （１）エレベータ（５）が樹脂膜分だけ液面から沈み、
エレベータ（５）上に未硬化樹脂を満たす。 （２）第１のドクターブレード及び第２のドクターブレ
ードの両方を上昇させ、スキージを初期位置（既硬化樹
脂層（１７）の一端（Ａ））に復帰させる。（図４
（ａ）参照） （３）第１のドクターブレード（２１Ｒ）を、第１のブ
レード角（２０Ｒ）先端が、未硬化樹脂をかき取るに足
る深さ（Ｄ）まで降下させ、第２のドクターブレード
（２１Ｌ）を、第２のブレード角（２０Ｌ）先端が、未
硬化樹脂液面に触れない程度の高さ（Ｈ）まで上昇させ
た状態で、既硬化樹脂層（１７）の一端（Ａ）から既硬
化樹脂層（１７）の略中央（Ｃ）に向かって光硬化樹脂
の液面に並行に第１のドクターブレード（２０Ｒ）が既
硬化樹脂層（１７）上の未硬化樹脂をかき取り、均一に
均しながら進行する。（矢印Ｇの方向）（図４（ａ）参
照） （４）前記略中央（Ｃ）において、第２のドクターブレ
ード（２１Ｌ）を高さ（Ｈ）まで上昇させたままで、第
１のドクターブレード（２１Ｒ）を高さＨまで上昇させ
た状態で、略中央（Ｃ）から他端（Ｂ）に向かって、ス
キージ（１８）を摺動させる。（図４（ｂ）（ｃ）参
照） （５）他端（Ｂ）において、第１のドクターブレード
（２１Ｒ）を高さＨまで上昇させたままで、第２のドク
ターブレード（２１Ｌ）を深さＤまで降下させた状態
で、他端（Ｂ）から、第２のドクターブレード（２１
Ｌ）で未硬化樹脂をかき取りながらスキージを一端
（Ａ）まで摺動させる。（矢印Ｊの方向）（図４（ｄ）
（ｅ）参照） 以上のスキージ動作が完了すると、次に、レーザー光ス
キャニング装置（７）は、スキャニングデータに従っ
て、すなわち、製品の断面形状に合わせてレーザー光
（９）をスキャンする。したがって、造形液（４）の液
面（１２）上に集光されたレーザー光（１０）が、製品
断面形状に合わせてスキャンした結果、未硬化樹脂膜
（４Ｆ）は、製品断面形状通りに硬化し、これが、未硬
化樹脂液面（１２）のわずか下方に位置したエレベータ
（５）で支持される。一つの断面形状について樹脂硬化
が完了すると、エレベータ（５）がエレベータ駆動装置
（６）によって微少量下降し、これによって、未硬化樹
脂が、先のプロセスで硬化した既硬化樹脂層上に流れ込
み、スキージ（１８）が所定の動作で、均一な未硬化樹
脂膜（４Ｆ）を形成する。その後、ＣＡＤデータ処理装
置（１３）により、次の断面形状データに関するスキャ
ニングデータが出力され、既硬化樹脂層（１７）上でレ
ーザー光（９）がスキャンされ、レーザー光（１０）に
より、次の断面形状通りに硬化し、前の既硬化樹脂層上
に積層される。このようにして、微少間隔毎の断面形状
に合わせたレーザー光（１０）のスキャンによる樹脂硬
化と、エレベータ（５）の下降と、スキージ（１８）に
よる未硬化樹脂膜（４Ｆ）の形成を繰り返していくこと
により、各断面形状通りに硬化した硬化樹脂の積層体と
して製品の実物模型が製作される。本発明のスキージ装
置と従来のスキージ装置を比較すると、従来は、１個の
ドクターブレードで造形槽の一端から他端までかき取っ
ていた。その場合、製品の断面形状が大きい場合、一端
から他端までかき取るに足る十分の塗布量がなく、スキ
ージ途中で未硬化樹脂が切れ、樹脂膜の欠損部が出来て
いた。そのため、完成した造形物は、積層ピッチの安定
しない品質の悪いものができていた。また、比較的粘度
の高い未硬化樹脂液を使用する場合、未硬化樹脂液が高
粘度であるため、１個のスキージであれば、迅速に未硬
化脂層をかき取ることができない。そのため、前述する
ように、スキージ途中で未硬化樹脂が途切れ、樹脂膜の
欠損部ができていた。本発明は、２個のドクターブレー
ドで、交互に、造形槽の一端から既硬化樹脂層の略中央
あるいは、他端にかけて未硬化樹脂をかき取るため、積
層断面積の大きい造形物においても、また、比較的粘度
の高い光硬化樹脂においても、均一に未硬化樹脂膜が形
成でき、樹脂膜の薄い部分や、樹脂膜の欠損部ができな
い。また、積層断面積の小さい造形物においては、どち
らか一方のドクターブレードでかき取ることもでき、ス
キージ動作の効率を上げることもできる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical shaping apparatus using a squeegee apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. First
The figure schematically shows the configuration of the optical shaping apparatus (100). In FIG. 1, (1) is a three-dimensional CAD system, and a graphic display device (2) which inputs and stores design information into a computer as is well known.
The product is designed while taking out the screen and looking at the screen. Creation of product shape data, creation of cross-sectional shape data in horizontal sections at minute intervals, and the like are performed. (3) is a molding tank containing the photocurable resin (4), (5) is an elevator provided in the molding tank (3) so as to be able to move up and down, and the elevator (5) is an elevator driving device (6). By
It moves up and down in the modeling tank (3) in parallel with the liquid level (12) of the photocurable resin (4). Reference numeral (18) denotes a squeegee (18), which moves on the liquid surface of the optical molding resin (4) in parallel with the liquid surface by the sliding device (22). The squeegee (18) includes a first elevating device (19R) that moves up and down independently and a second
(19L) are fixed to both sides of the squeegee (18) so as to be able to move up and down. The laser light (9) is emitted from a laser light excitation device (8), and is irradiated on a modeling liquid surface (12) via a laser light scanning device (7). The portion of the photocurable resin (4) irradiated with the laser beam (10) is immediately cured. When the curing for one layer is completed,
The CAD data processing device (13) reads the data of the next layer and sinks the elevator (5) further from the liquid surface of the photo-curable resin by the elevator driving device (6) further by the lamination pitch (about 3 mm), and has already been cured. A new uncured resin is filled on the resin layer. Also, a squeegee control device (23)
Reads the data (24) specified by the CAD data processing device (13) and controls the sliding device (22) and the elevating device (19L, 19R). (7) is a laser beam scanning device, which scans the laser beam (9) excited by the laser beam excitation device (8) according to the scanning data and guides the laser beam onto the modeling tank. The laser beam (9) guided to the modeling tank (3) is constantly focused (10) on the modeling liquid level (12) by the focusing lens (11).
(13) is a CAD data processing device, which is a three-dimensional CAD
Laser beam scanning data (15) from the cross-sectional shape data (14) of the product sent from the system (1),
Elevator drive data (16) and squeegee drive data (24) are created and output to each drive device or control device. 2 and 3, an outline of a squeegee device (200) according to an embodiment of the present invention will be described. As described above, the squeegee (18) is slidably mounted on the sliding device (22), and can move in parallel with the liquid level (12) of the photocurable resin (4). The squeegee (18) has a first elevating device (19R) and a second elevating device (19L) fixed to a side surface of the squeegee body so as to be able to move up and down, and a first elevating device (19R) and a second elevating device. (19L) can rise and fall independently of each other, perpendicular to the liquid surface (12) of the photocurable resin (4). First
Of the first blade angle (20R)
A first doctor blade (21R) having R) is fixed. And the second lifting device (19L)
A second doctor blade (21L) having a second blade angle (20L) 180 ° out of phase with the first blade angle (20R) is fixed. That is, the blade angles (20L, 20R) are formed in order to effectively write the uncured resin (4) on the cured resin layer (17). The direction in which the cured resin is scraped off is exactly 180 °, the first doctor blade (21R) has a scraping direction from right to left on the drawing (direction of arrow G), and the second doctor blade (21L) Indicates that the scraping direction is from left to right on the drawing (the direction of arrow J). Further, the doctor blades (21L, 21R) vertically move up and down with respect to the liquid level (12) of the photocurable resin (4). And when descending,
The tip of the blade angle (20L, 20R) is immersed from the liquid level (12) of the photocurable resin (4) to a depth (D) sufficient to scrape the uncured resin. 2
0R) The tip rises to a height (H) at which the tip does not touch the liquid level (12) of the photocurable resin (4) and is avoided from the liquid level.
Then, as the squeegee (18) slides, the doctor blades (21L, 21R) move on the liquid surface of the photocurable resin (4) in parallel with the liquid surface, and stretch on the hardened resin layer (17). The uncured resin thus obtained is scraped off to form an ineffective resin film (4F) having a uniform thickness. A lifting device (19L, 1
9R) vertically moves the doctor blades (21L, 21R) up and down, but it can also be raised and lowered at a predetermined angle with respect to the liquid surface (12). In addition, due to restrictions on the mounting space or the movable range, a method of providing a function of rotating the doctor blade in the elevating device (19L, 19R) to rotate the doctor blade around the fixed part of the doctor blade and avoid it from the liquid level. Conceivable. As described above, the doctor blades (21L, 21R) apply liquid level (1) to the respective lifting / lowering devices (19L, 19R).
Although it is mounted at a right angle to 2), a method of fixing the mounting angle so that the mounting angle can be freely adjusted in order to adjust the function of writing the uncured resin may be considered. A series of operations of the embodiment of the present invention in the above configuration is shown in FIG.
4 to FIG. 4, when manufacturing a molded product, first, shape data of a product is created by a three-dimensional CAD system (1), and a cross-sectional shape of a horizontal section at minute intervals is created from the shape data. , CAD data processing device (1
Passed to 3). Next, each operation of the elevator and the squeegee will be described. (1) The elevator (5) sinks from the liquid level by the resin film,
Fill the elevator (5) with uncured resin. (2) Raise both the first doctor blade and the second doctor blade to return the squeegee to the initial position (one end (A) of the cured resin layer (17)). (FIG. 4
(See (a)) (3) Lower the first doctor blade (21R) to a depth (D) where the tip of the first blade angle (20R) is sufficient to scrape the uncured resin. With the blade (21L) raised to a height (H) such that the tip of the second blade angle (20L) does not touch the liquid surface of the uncured resin, one end (A) of the cured resin layer (17) is raised. ) To the approximate center (C) of the cured resin layer (17), the first doctor blade (20R) scrapes the uncured resin on the cured resin layer (17) in parallel with the liquid surface of the photocured resin. Take it and progress evenly. (Direction of arrow G) (see FIG. 4 (a)) (4) At the approximate center (C), while the second doctor blade (21L) is raised to the height (H), the first doctor blade With the (21R) raised to the height H, the squeegee (18) is slid from substantially the center (C) to the other end (B). (5) At the other end (B), while the first doctor blade (21R) is raised to the height H, the second doctor blade (21L) is moved to the depth. D, and from the other end (B), the second doctor blade (21)
The squeegee is slid to one end (A) while scraping the uncured resin in L). (Direction of arrow J) (FIG. 4D)
(See (e).) When the above squeegee operation is completed, the laser beam scanning device (7) scans the laser beam (9) according to the scanning data, that is, according to the cross-sectional shape of the product. Therefore, as a result of scanning the laser beam (10) focused on the liquid surface (12) of the modeling liquid (4) according to the product cross-sectional shape, the uncured resin film (4F) conforms to the product cross-sectional shape. It is cured and is supported by an elevator (5) located slightly below the uncured resin liquid level (12). When the resin curing for one cross-sectional shape is completed, the elevator (5) is lowered by a small amount by the elevator driving device (6), whereby the uncured resin flows onto the cured resin layer cured in the previous process, The squeegee (18) forms a uniform uncured resin film (4F) by a predetermined operation. Thereafter, scanning data on the next cross-sectional shape data is output by the CAD data processing device (13), the laser beam (9) is scanned on the cured resin layer (17), and the next laser beam (10) is used. It is cured according to the cross-sectional shape, and is laminated on the previously cured resin layer. In this manner, resin curing by scanning with the laser beam (10) adjusted to the cross-sectional shape at minute intervals, lowering of the elevator (5), and formation of the uncured resin film (4F) by the squeegee (18) are repeated. By doing so, a real model of a product is manufactured as a laminate of cured resin cured according to each cross-sectional shape. Comparing the squeegee device of the present invention with the conventional squeegee device, conventionally, one doctor blade scrapes from one end to the other end of the modeling tank. In this case, when the cross-sectional shape of the product is large, the amount of application is not sufficient to scrape from one end to the other end, and the uncured resin is cut off in the middle of the squeegee, resulting in a defective portion of the resin film. As a result, the finished model has a poor quality with unstable lamination pitch. In addition, when an uncured resin liquid having a relatively high viscosity is used, the uncured resin layer has a high viscosity, so that a single squeegee cannot quickly scrape off the uncured fat layer. Therefore, as described above, the uncured resin is interrupted in the middle of the squeegee, resulting in a defective portion of the resin film. The present invention, with two doctor blades, alternately, to scrape the uncured resin from one end of the molding tank to approximately the center of the cured resin layer or the other end, even in a molded article having a large laminated cross-sectional area, Even with a photocurable resin having a relatively high viscosity, an uncured resin film can be uniformly formed, and a thin portion of the resin film and a defective portion of the resin film cannot be formed. In addition, in the case of a shaped object having a small lamination cross-sectional area, it can be scraped off by one of the doctor blades, and the efficiency of the squeegee operation can be increased.
【発明の効果】本発明は、造形物の大小に関係なく、ま
た、光硬化樹脂の粘度に関係なく、均一の未硬化樹脂膜
を作成することができ、未硬化樹脂が行き渡らない欠損
部分がなくなり、３次元模型の精度を向上させることが
できる。また、造形物の大小で、ドクターブレードの本
数を使い分けることにより、スキージ動作の効率を上げ
ることができる。According to the present invention, a uniform uncured resin film can be formed irrespective of the size of the molded article and regardless of the viscosity of the photocurable resin, and a defective portion where the uncured resin does not spread is obtained. Therefore, the accuracy of the three-dimensional model can be improved. In addition, the efficiency of the squeegee operation can be increased by properly using the number of doctor blades depending on the size of the modeled object.
【図１】本発明における実施例で、光造形装置（１０
０）の構成を図解する概略構成図である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an optical shaping apparatus (10
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of (0).
【図２】本発明における実施例で、光造形装置（１０
０）のスキージ装置（２００）の構成を説明する概略構
成斜視図である。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which an optical shaping device (10
FIG. 2 is a schematic configuration perspective view illustrating the configuration of a squeegee device (200) of FIG.
【図３】本発明における実施例で、光造形装置（１０
０）のスキージ装置（２００）の構成を説明する概略構
成断面図である。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which an optical shaping apparatus (10
It is a schematic structure sectional view explaining the composition of squeegee device (200) of 0).
【図４】本発明における実施例で、光造形装置（１０
０）のスキージ装置（２００）の動作を順次図解した要
部断面図である。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, in which an optical shaping apparatus (10
FIG. 7 is a sectional view of a main part, illustrating the operation of the squeegee device (200) of FIG.
１００ 光造形装置 ３ 造形槽 ４ 光硬化樹脂 １２ 液面 １７ 既硬化樹脂層 ４ 未硬化樹脂 １８ スキージ ４Ｆ 未硬化樹脂膜 １０ レーザー光 １７ 積層モデル ２２ 摺動装置 １９Ｒ 第１の昇降装置 １９Ｌ 第２の昇降装置 ２１Ｒ 第１のドクターブレード ２１Ｌ 第２のドクターブレード ２３ スキージ制御装置（制御装置） ２０Ｒ 第１のブレード角（ブレード角） ２０Ｌ 第２のブレード角（ブレード角） DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Stereolithography apparatus 3 Modeling tank 4 Photocurable resin 12 Liquid surface 17 Uncured resin layer 4 Uncured resin 18 Squeegee 4F Uncured resin film 10 Laser beam 17 Stacked model 22 Sliding device 19R First lifting device 19L Second Elevating device 21R First doctor blade 21L Second doctor blade 23 Squeegee control device (control device) 20R First blade angle (blade angle) 20L Second blade angle (blade angle)
Claims (7)
脂の液面を形状データに従ってレーザー光を露光硬化さ
せ、既硬化樹脂層上に一層分の未硬化樹脂を満たし、そ
の後、スキージを移動させることにより満たされていな
い部分に未硬化樹脂液を塗布し、所定の均一の厚さの未
硬化樹脂膜を形成し、この未硬化樹脂膜にレーザー光を
露光硬化させ、薄膜の硬化層を順次形成することにより
積層モデルを造形する光造形装置において、 前記光硬化樹脂液面上で、液面と並行に移動するスキー
ジと、 前記スキージを、液面と並行に移動させる摺動装置と、 前記スキージに、液面に対して昇降自在に設置された第
１及び第２の昇降装置と、 前記第１の昇降装置に固定された、第１のドクターブレ
ードと、 前記第２の昇降装置に固定された、第２のドクターブレ
ードと、 前記摺動装置と第１及び第２の昇降装置の駆動を制御す
る制御装置とを備え、 前記第１及び第２のドクターブレードは、降下時は、ド
クターブレード先端が未硬化樹脂をかき取るに足る深さ
（以下、所定深さＤと云う。）まで未硬化樹脂液中に没
し、上昇時は、ドクターブレード先端が未硬化樹脂液面
に触れない程度の高さ（以下、所定高さＨと云う。）ま
で回避することを特徴とする光造形装置のスキージ装
置。A liquid surface of a photo-curable resin housed in a molding tank of an optical shaping apparatus is cured by exposing a laser beam to light according to shape data to fill a layer of uncured resin on an already-cured resin layer. The uncured resin liquid is applied to the unfilled portion by moving the uncured resin film, an uncured resin film having a predetermined uniform thickness is formed, and the uncured resin film is exposed to laser light and cured to cure the thin film. An optical shaping apparatus for forming a layered model by sequentially forming layers, a squeegee that moves in parallel with a liquid surface on the photocurable resin liquid surface, and a sliding device that moves the squeegee in parallel with the liquid surface. A first and a second elevating device installed on the squeegee so as to be able to move up and down with respect to a liquid surface; a first doctor blade fixed to the first elevating device; No. fixed to the device A doctor blade, and a control device for controlling the driving of the sliding device and the first and second elevating devices. When the first and second doctor blades descend, the tip of the doctor blade is uncured. It is immersed in the uncured resin liquid to a depth sufficient to scrape the resin (hereinafter, referred to as a predetermined depth D). When ascending, the height of the doctor blade is such that the tip of the doctor blade does not touch the uncured resin liquid surface ( A squeegee device for an optical shaping device, which avoids up to a predetermined height H.
して昇降することを特徴とする請求項１記載の光造形装
置のスキージ装置。2. A squeegee device for an optical shaping apparatus according to claim 1, wherein said first and second lifting devices are independently raised and lowered.
降装置に固定されたドクターブレードを、前記液面に対
して、垂直及び／又は所定角度でもって、昇降させる機
能を有することを特徴とする請求項１記載の光造形装置
のスキージ装置。3. The first and second elevating devices have a function of raising and lowering a doctor blade fixed to each of the elevating devices at a vertical angle and / or a predetermined angle with respect to the liquid surface. The squeegee device for an optical shaping device according to claim 1, wherein:
夫々の昇降装置に、前記液面に対して、垂直及び／又は
所定角度をもって、固定されていることを特徴とする請
求項１記載の光造形装置のスキージ装置。4. The first and second doctor blades,
2. The squeegee device for an optical shaping device according to claim 1, wherein the squeegee device is fixed to each lifting device at a right angle and / or at a predetermined angle with respect to the liquid surface.
夫々のドクターブレードの先端に未硬化樹脂をかき取る
ブレード角を有することを特徴とする請求項１記載の光
造形装置のスキージ装置。5. The first and second doctor blades,
2. The squeegee device for an optical shaping device according to claim 1, wherein each of the doctor blades has a blade angle for scraping off the uncured resin at a tip thereof.
の先端に、未硬化樹脂をかき取る方向が逆になるように
形成されたブレード角を有することを特徴とする請求項
５記載の光造形装置のスキージ装置。6. The doctor blade according to claim 5, wherein each of the first and second doctor blades has a blade angle formed such that a direction in which the uncured resin is scraped off is opposite to each other. Squeegee device for stereolithography.
脂の液面を形状データに従ってレーザー光を露光硬化さ
せ、既硬化樹脂槽上に一層分の未硬化樹脂を満たし、そ
の後、スキージを移動させることにより満たされていな
い部分に未硬化樹脂液を塗布し、所定の均一の厚さの未
硬化樹脂膜を形成し、この未硬化樹脂膜にレーザー光を
露光硬化させ、薄膜の硬化層を順次形成することにより
積層モデルを造形する光造形装置において、 前記スキージは、既硬化樹脂層及び／又は造形槽の一端
において、最初に、第１のドクターブレードを所定深さ
Ｄまで降下させ、第２のドクターブレードを所定高さＨ
まで上昇させた状態で、既硬化樹脂層及び／又は の略
中央まで、第１のドクターブレードで未硬化樹脂をかき
取りながらスキージを摺動させ、次に、前記略中央にお
いて、第２のドクターブレードを上昇させたままで、第
１のドクターブレードを所定高さＨまで上昇させた状態
で、略中央から他端まで、スキージを摺動させ、次に、
他端において、第１のドクターブレードを上昇させたま
まで、第２のドクターブレードを所定深さＤまで降下さ
せた状態で、他端から、第２のドクターブレードで未硬
化樹脂をかき取りながらスキージを一端まで摺動させる
ことを特徴とする光造形装置のスキージ方法。7. A liquid surface of a photo-curable resin housed in a shaping tank of an optical shaping apparatus is cured by exposing a laser beam to light according to shape data to fill a layer of uncured resin in a hardened resin tank. The uncured resin liquid is applied to the unfilled portion by moving the uncured resin film, an uncured resin film having a predetermined uniform thickness is formed, and the uncured resin film is exposed to laser light and cured to cure the thin film. In an optical shaping apparatus for forming a layered model by sequentially forming layers, the squeegee first lowers a first doctor blade to a predetermined depth D at one end of a hardened resin layer and / or a shaping tank. , The second doctor blade is raised to a predetermined height H.
The squeegee is slid while scraping the uncured resin with the first doctor blade to the substantially center of the already-cured resin layer and / or the second doctor at the substantially center of the second doctor. With the first doctor blade raised to the predetermined height H while the blade is raised, the squeegee is slid from substantially the center to the other end, and then
At the other end, while the first doctor blade is being raised, the second doctor blade is lowered to a predetermined depth D, and the squeegee is removed from the other end while scraping the uncured resin with the second doctor blade. A squeegee method for an optical shaping apparatus, wherein the squeegee is slid to one end.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002989A JP2000202915A (en) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002989A JP2000202915A (en) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202915A true JP2000202915A (en) | 2000-07-25 |
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ID=11544800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP11002989A Pending JP2000202915A (en) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | Sqeegee device for stereo lithographing apparatus, and method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000202915A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-01-08 JP JP11002989A patent/JP2000202915A/en active Pending
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