JP2001009921A

JP2001009921A - 光造形装置

Info

Publication number: JP2001009921A
Application number: JP11183779A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ozawa; 雅彦小澤; Norio Goto; 典雄後藤; Toshiro Endo; 敏朗遠藤; Masayuki Muranaka; 昌幸村中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度な形状モデルを作成でき光造形装置を提
供することにある。【解決手段】平滑部品２０は、支持部２１によって支持
された貯留搬送部２２とかき取り部２３を備えている。
かき取り部２３は、平滑部品の移動時に未硬化樹脂層か
ら余剰の未硬化樹脂をかき取る。貯留搬送部２２は、か
き取り部２３によってかき取られた余剰の未硬化樹脂を
貯えて搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光照射により光硬
化樹脂を選択的に硬化させて立体樹脂モデルを作成する
光造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元ＣＡＤデータから形状モデルを短
期に作成する技術として、光造形技術が知られている。
光造形装置としては、例えば、特開平７−３２３４８４
号公報や特開平９−２１６２９２号公報に記載されてい
るように、ＣＡＤの形状データを輪切りにして変換され
た等高線データにしたがって、ＵＶ硬化樹脂にＵＶレー
ザを照射して、一層一層、所定ピッチで硬化積層を繰り
返して造形する。

【０００３】ここで、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
一定厚さで塗布することが必要である。従来、この塗布
方法として、硬化層を未硬化の樹脂液層に一旦所定ピッ
チ以上に深く沈め、未硬化樹脂を回り込ませ、平滑部品
で余剰分をかき取る方法や、未硬化樹脂を一旦厚く塗布
し、平滑部品で余剰分をかき取る方法で行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光造形装置においては、作成するモデルの形状に液溜ま
りの部分があると、この液溜まりの部分において、所定
の厚さの未硬化樹脂層が得られないことが判明した。こ
こで、液溜まり部とは、形状モデルが有底で頂部が開口
した箱形形状のような場合、側壁で囲まれた空間に未硬
化樹脂が溜まる部分のことである。液溜まり部では、側
壁の部分からの表面張力により、未硬化樹脂が盛り上が
った状態となる。この盛り上がった未硬化樹脂を平滑部
品によりかき取る際、平滑部品の移動速度が速いと液溜
りとなった部分から必要以上に未硬化樹脂をかき出して
しまい、液溜まり部の未硬化樹脂の膜厚が薄くなる。ま
た、平滑部品の移動速度が遅いと液溜まりの部分の樹脂
が十分かき出されず、粘度，表面張力で盛り上がり、所
定厚さよりも厚くなる。未硬化樹脂層が厚く形成される
と、造形品の表面精度が低下する事はもとより、その部
位は厚く硬化されるので、次に平滑部品を動かしたとき
に平滑部品が硬化層に当たってしまい、造形中のモデル
を壊す場合も生じてくる。

【０００５】かかる問題を解決するためには、平滑部品
の移動速度を最適化すればよいものであるが、最適な移
動速度は、液溜まりの大きさによって異なるものである
ことが判明した。即ち、液溜まりの大きさが異なると、
表面張力による盛り上がり量が異なるためである。液溜
まり部が１個だけである場合には、最適な平滑部品の移
動速度でかき出しを行えばよいものであるが、液溜まり
部が複数ある場合や、液溜まり部が形成されるモデルを
複数同時に作成する場合には、それぞれの液溜まり部の
大きさが異なると、最適な平滑部品の移動速度を求める
ことはできず、未硬化樹脂が塗布される厚さを均一にす
ることができず、高精度な形状モデルを作成することが
できないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、高精度な形状モデルを作
成でき光造形装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、硬化層の上の未硬化樹脂層を平滑
化する平滑部品を有し、この平滑部品により平滑化され
た未硬化樹脂層を、形状データに従って露光硬化すると
ともに、未硬化樹脂層の形成と、未硬化層を露光硬化さ
せることを繰り返して逐次積層して形状モデルを作製す
る光造形装置において、上記平滑部品は、この平滑部品
の移動方向に延在するとともに未硬化樹脂層から余剰の
未硬化樹脂をかき取るかき取り部と、このかき取り部に
よってかき取られた余剰の未硬化樹脂を貯えて搬送する
貯留搬送部と、上記貯留搬送部を支持する支持部とから
構成するようにしたものである。かかる構成により、液
溜まり部を平滑化することができ、高精度な形状モデル
を作成し得るものとなる。

【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記支持部は、その内部に空間を有するとともに、上記
かき取り部によってかき取られ、上記貯留搬送部によっ
て搬送される余剰の未硬化樹脂を、上記支持部の空間を
介して吸引する吸引手段を備えるようにしたものであ
る。かかる構成により、かき取られた未硬化樹脂の量が
多い場合でも、吸引手段により吸引して、液溜まり部を
平滑化し得るものとなる。

【０００９】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記支持部の内部の空間は、複数に間仕切りしたもので
ある。かかる構成により、未硬化樹脂を十分に吸い上げ
得るものとなる。

【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記かき取り部によってかき取られ、上記貯留搬送部に
よって搬送される余剰の未硬化樹脂を、上方にかきあげ
るかきあげ手段を備えるようにしたものである。かかる
構成により、かき取られた未硬化樹脂の量が多い場合で
も、かきあげ手段によりかきあげることにより、液溜ま
り部を平滑化し得るものとなる。

【００１１】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記未硬化樹脂と接触する上記貯留搬送部及び上記かき
取り部の面に形成された表面処理層を備えるようにした
ものである。かかる構成により、未硬化樹脂をかき取る
際の平滑部品からの未硬化樹脂の切れをよくして、平滑
化し得るものとなる。

【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記貯留搬送部及び上記かき取り部を加熱する加熱手段
を備えるようにしたものである。かかる構成により、未
硬化樹脂をかき取る際の平滑部品からの未硬化樹脂の切
れをよくして、平滑化し得るものとなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を用いて、本発
明の第１の実施形態による光造形装置の構成について説
明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による光造
形装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の
第１の実施形態による光造形装置の全体構成を示すシス
テム構成図である。

【００１４】ＵＶ硬化樹脂１０は、未硬化の状態で、Ｕ
Ｖ硬化樹脂タンク１２の中に注入されている。平滑部品
２０は、平滑部品駆動手段３０により、ＵＶ樹脂タンク
１２に設置されたスライドレール３２上を、ＵＶ硬化樹
脂１０の液表面に接して移動できる。光造形用ワークテ
ーブル４０は、造形品５０を保持している。造形品５０
は、その上面に凹部を有しており、その部分が液溜まり
部５２となる。光造形用ワークテーブル４０は、ワーク
テーブルＺ軸移動手段４２により、ＵＶ硬化樹脂タンク
１２の中でＵＶ硬化樹脂１０の液面に平行を保ちつつ、
Ｚ軸（深さ）方向に移動制御される。

【００１５】レーザ発振器６０から出射したＵＶレーザ
光６２は、ガルバノミラー６４によって、Ｘ軸及びＹ軸
の２軸方向に走査され、ＵＶ硬化樹脂１０の液面に照射
される。ガルバノミラー６４は、ガルバノミラー制御回
路６６により制御され、レーザ光６２がＵＶ硬化樹脂１
０の液面を走査できる。

【００１６】光造形システム制御回路７０は、平滑部品
駆動手段３０，ガルバノミラー制御回路６６，ワークテ
ーブルＺ移動手段４２を制御する。光造形システム制御
回路７０は、記憶装置７２に記憶されている等高線描画
データに従って、ガルバノミラー制御回路６６を介して
Ｘ，Ｙ軸のガルバノミラー６４を作動させ、レーザビー
ム光６２をＵＶ硬化樹脂１０の液面に走査する。レーザ
光６２を照射された部位のＵＶ硬化樹脂１０は、直ちに
硬化する。

【００１７】一層分の走査が完了すると、光造形システ
ム制御回路７０は、次の層の等高線描画データを記憶装
置７２から読み込むとともに、ワークテーブルＺ軸移動
手段４２を介して、ワークテーブル４０を一旦積層ピッ
チＰ以上にＵＶ硬化樹脂１０の液面より深く沈め、未硬
化樹脂を回り込ませた後、所定位置に戻し、平滑部品２
０を用いて余剰分をかき取る。

【００１８】ここで、積層ピッチＰは、例えば、２５μ
ｍ〜２００μｍである。従って、次の層の未硬化樹脂を
回り込ませるためには、ＵＶ硬化樹脂１０の液面から、
例えば、２ｍｍ程度造形品５０の頂部を沈める。その
後、造形品５０の頂部が、ＵＶ硬化樹脂１０の液面から
積層ピッチＰ分だけ沈んだ位置まで、造形品５０を上昇
させる。このとき、造形品５０の頂部には、表面張力に
よる分だけ、ＵＶ硬化樹脂１０が盛り上がっているた
め、この余剰な分を、平滑部品２０によってかき取る。

【００１９】そして、レーザビーム光６２がＵＶ硬化樹
脂１０の液面を走査することを、繰り返すものである。
なお、平滑部品２０は、平滑部品加熱手段８０により加
熱される構成となっている。

【００２０】次に、図２及び図３を用いて、本実施形態
による光造形装置に用いる平滑部品について説明する。
最初に、図２を用いて、本実施形態による平滑部品の形
状について説明する。

【００２１】本実施形態による平滑部品２０は、側面形
状が、図示するように、Ｌ型形状となっている。そし
て、平滑部品２０は、図面の奥行方向に長く、ワークテ
ーブル５０上の未硬化樹脂を平滑化するに十分な長さを
有している。なお、従来の平滑部品は、側面形状が平板
状であり、かかる形状の場合の従来の問題点について
は、図４及び図５を用いて後述する。

【００２２】平滑部品２０は、支持部２１と、貯留搬送
部２２と、かき取り部２３とから構成される。支持部２
１は、平滑部品駆動手段３０に固定されるとともに、貯
留搬送部２２及びかき取り部２３を支持している。支持
部２１は、未硬化ＵＶ樹脂の液面に対して、鉛直方向に
延在している。かき取り部２３は、平滑部品２０の先端
部に形成されるとともに、その先端が鋭角に形成されて
いる。この鋭角部分によって、余剰なＵＶ硬化樹脂をか
き取る。貯留搬送部２２は、支持部２１とかき取り部２
３の間に設けられると共に、未硬化ＵＶ樹脂の液面に対
して、平行方向に延在している。貯留搬送部２２は、か
き取り部２３によってかき取られた未硬化ＵＶ樹脂を貯
えて下方にたれ落ちるのを防止するとともに、余剰なか
き取られた未硬化ＵＶ樹脂を、造形品の外部まで搬送す
る。

【００２３】平滑部品２０は、塩化ビニール樹脂やＳＵ
Ｓ等の金属の薄板により一体的に成形されている。支持
部２１の厚さｔ１及び貯留搬送部２２の厚さｔ２は、例
えば、１ｍｍである。支持部２１の内、平滑部品駆動手
段３０によって固定支持されていない部分の長さＬ１
は、例えば、１０ｍｍである。貯留搬送部２２の長さＬ
２は、例えば、１５ｍｍとしており、かき取られた未硬
化ＵＶ樹脂が下にたれ落ちるのを防止し、さらに、造形
品の上部の位置の外側まで搬送するのに十分な大きさと
なっている。かき取り部２３の長さＬ３は、例えば、５
ｍｍであり、勾配が１／５のナイフエッジ状の鋭角とな
っている。かき取り部２３が鈍角であると、未硬化ＵＶ
樹脂のかき取りが十分に行えないとともに、かき取られ
た未硬化ＵＶ樹脂をうまく貯留搬送部２２の上に載置す
ることができないことになるが、本実施形態では、鋭角
形状とすることにより、かき取り及び貯留搬送部２２へ
の載置を十分に行えるものである。

【００２４】次に、図３を用いて、本実施形態による平
滑部品による未硬化樹脂のかき取り工程について説明す
る。造形品５０は、例えば、図示するように、有底で頂
部が開口した箱形形状の場合、造形品５０を未硬化ＵＶ
樹脂１０の中に沈めると、その上部の凹部にも、未硬化
ＵＶ樹脂１０が満たされ、液溜まり部５２が形成され
る。

【００２５】平滑部品２０は、矢印Ｘ方向に移動する。
このとき、かき取り部２３が、進行方向を向いている。
造形品５０の頂部が、未硬化ＵＶ樹脂１０の液面から深
さｄ１の位置に沈んでいる場合、平滑部品２０は、深さ
ｄ１が未硬化樹脂１０の次層の積層ピッチＰとなるよう
に、矢印Ｘ方向に移動して、余剰な未硬化ＵＶ樹脂をか
き取る。ここで、深さｄ１は、例えば、２５μｍ〜２０
０μｍであり、積層ピッチＰに等しいものである。

【００２６】本実施形態においては、平滑部品２０は、
貯留搬送部２２を備えているため、余剰分の未硬化樹脂
を水平部分に蓄え、貯えられた未硬化樹脂１０Ａが液溜
り部５２に戻ることを妨げることで、従来問題となって
いた造形品５０の液溜り部５２における未硬化樹脂液面
の盛り上がりや液面低下による寸法精度の低下問題が発
生することなく、平滑化を実現できるものである。

【００２７】ここで、図４及び図５を用いて、従来の光
造形装置における問題について説明する。図４及び図５
は、従来の光造形装置における問題の説明図である。図
４に示すように、従来の平滑部品２０Ｚは、側面形状
が、図示するように平板状である。図４は、平滑部品２
０Ｚの移動が遅い時に生じる液溜り部５２の盛り上がり
を示している。

【００２８】図４（Ａ）に示すように、余剰分の未硬化
樹脂を、平滑部品２０Ｚを矢印Ｘ方向に移動させてかき
とる時、平滑部品２０Ｚの移動方向側に、余剰分の未硬
化樹脂１０Ａが寄せ集められる。この時、平滑部品２０
Ｚの移動速度が遅いと、寄せ集められ盛り上がった未硬
化樹脂は、液溜り部５２からかき出される前に、樹脂自
身の重さにより平滑部品２０Ｚの下方に戻ってしまい、
結果的に液溜り部５２から樹脂がかき出されないことに
なる。その結果、図４（Ｂ）に示すように、液溜り部５
２を作っている側壁の部分１０Ｂ’が未硬化樹脂の粘
度，表面張力により盛り上がり、所定値以上に厚く形成
される。盛り上がり部１０Ｂは、平滑部品２０Ｚの移動
後であり、平滑化されないまま硬化されると、造形品５
０の表面精度の低下はもとより、次に平滑部品２０Ｚが
動作した際に硬化層に当たり、造形中のモデルを壊すと
いう問題も生じる恐れがある。

【００２９】図５は、平滑部品２０Ｚの移動が速い時に
生じる液溜り部５２の液面低下を示している。図５
（Ａ）に示すように、余剰分の未硬化樹脂を、平滑部品
２０Ｚを矢印Ｘ方向に移動させてかきとる時、平滑部品
２０Ｚの移動方向側に、余剰分の未硬化樹脂が寄せ集め
られ、盛り上がる。この時、平滑部品２０Ｚの移動速度
が速いと、平滑部品２０Ｚに引き寄せられ、余剰分以上
の未硬化樹脂が液溜り部５２からかき出される。その結
果、図５（Ｂ）に示すように、液溜り部５２の液面が低
下し、液溜り部５２を作っている壁の部分１０Ｃ’が所
定値以上に薄く形成されることになり、造形品５０の表
面精度が低下する。

【００３０】一方、本実施形態においては、図３を用い
て説明したように、平滑部品２０は、貯留搬送部２２を
備えているため、余剰分の未硬化樹脂を水平部分に蓄
え、貯えられた未硬化樹脂１０Ａが液溜り部５２に戻る
ことを妨げることで、従来問題となっていた造形品５０
の液溜り部５２における未硬化樹脂液面の盛り上がりや
液面低下による寸法精度の低下の問題が発生することな
く、平滑化を実現できるものである。

【００３１】また、従来は液面安定化のために、平滑部
品移動後レーザ照射まで自然放置の時間を長くしていた
が、本実施形態の平滑部品２０は、液面を平滑化しなが
ら余剰となる樹脂を液槽タンクより強制的に排除し液面
規制するため、液面安定時間を短くすることができ、造
形時間を短縮することができる。

【００３２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができ、高精度な形状モデル
を作成できる。

【００３３】次に、図６を用いて、本発明の第２の実施
形態による光造形装置の構成について説明する。なお、
本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に示し
たものと同様である。また、図１〜図３と同一符号は、
同一部分を示している。本実施形態による平滑部品２０
Ａは、側面形状が、図示するように、逆Ｔ型形状となっ
ている。そして、平滑部品２０Ａは、図面の奥行方向に
長く、ワークテーブル５０上の未硬化樹脂を平滑化する
に十分な長さを有している。

【００３４】平滑部品２０Ａは、支持部２１と、貯留搬
送部２２Ａ１，２２Ａ２と、かき取り部２３Ａ１，２３
Ａ２とから構成される。支持部２１は、平滑部品２０Ａ
の第１の移動方向Ｘ１の方向に延在している貯留搬送部
２２Ａ１及びかき取り部２３Ａ１、及び平滑部品２０Ａ
の第２の移動方向Ｘ１であるとともに第１の移動方向と
は反対方向に延在している貯留搬送部２２Ａ２及びかき
取り部２３Ａ２を支持している。支持部２１は、未硬化
ＵＶ樹脂の液面に対して、鉛直方向に延在している。か
き取り部２３Ａ１，２３Ａ２は、平滑部品２０の先端部
に形成されるとともに、その先端が鋭角に形成されてい
る。貯留搬送部２２Ａ１，２２Ａ２は、支持部２１とか
き取り部２３Ａ１，２３Ａ２の間に設けられると共に、
未硬化ＵＶ樹脂の液面に対して、平行方向に延在してい
る。貯留搬送部２２Ａ１，２２Ａ２は、かき取り部２３
Ａ１，２３Ａ２によってかき取られた未硬化ＵＶ樹脂を
貯えて下方にたれ落ちるのを防止するとともに、余剰な
かき取られた未硬化ＵＶ樹脂を、造形品の外部まで搬送
する。

【００３５】本実施形態における平滑部品２０Ａは、断
面形状を逆Ｔ字型形状にし、余剰分の未硬化樹脂を逆Ｔ
字型の水平部分に蓄え、液溜り部５２への戻りを妨げる
ことで、造形品５０の液溜り部５２における未硬化樹脂
液面の盛り上がりや液面低下による寸法精度の低下問題
が発生することなく、平滑化を実現できる。従って、平
滑部品２０Ａは、移動方向が第１の方向Ｘ１と第２の方
向Ｘ２の両方向に対して移動する際に、平滑化が可能で
あるので、平滑部品２０Ａの移動は、図面上における右
または左の片道の移動で済み、平滑部品２０Ａの移動時
間を短縮，即ち、造形プロセス全体の稼動時間を短縮す
ることができる。

【００３６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、プロセス
の稼働時間を短縮することもできる。

【００３７】次に、図７〜図９を用いて、本発明の第３
の実施形態による光造形装置の構成について説明する。
なお、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１
に示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符
号は、同一部分を示している。最初に、図７を用いて、
本実施形態による光造形装置に用いる平滑部品の構成に
ついて説明する。

【００３８】本実施形態による平滑部品２０Ｂは、図２
に示した平滑部品２０と同様に、側面形状が、Ｌ型形状
となっている。そして、平滑部品２０Ｂは、図面の奥行
方向に長く、ワークテーブル５０上の未硬化樹脂を平滑
化するに十分な長さを有している。

【００３９】平滑部品２０Ｂは、支持部２１Ｂと、貯留
搬送部２２Ｂと、かき取り部２３Ｂとから構成される。
貯留搬送部２２Ｂ及びかき取り部２３Ｂは、図２に示し
た貯留搬送部２２及びかき取り部２３と同様である。支
持部２１Ｂは、筒状の構成であり、内部に空間２４を備
えている。また、平滑部品２１Ｂの上方には、吸引手段
２５を備えている。

【００４０】ここで、図８を用いて、本実施形態におけ
る平滑部品２１Ｂの空間２４及び吸引手段２５の動作に
ついて説明する。平滑部品２０Ｂが、Ｘ方向に移動し
て、かき取り部２３Ｂによってかき取られた余剰の未硬
化樹脂は、貯留搬送部２２Ｂに貯留される。さらに、貯
留された未硬化樹脂は、支持部２１Ｂの内部の空間２４
に導入されるとともに、吸引手段２５によって吸引され
る。貯留搬送部２２Ｂにおける貯留量が多すぎると、た
れ落ちる事態が生じるが、本実施形態のように、吸引手
段２５を備えることにより、かき取られた未硬化樹脂
は、吸引されるため、液溜まり部５２にたれ落ちること
を防止して、平滑化を図ることができる。

【００４１】次に、図９を用いて、本実施形態による平
滑部品２０Ｂの各部の寸法について説明する。筒状の空
間２４を有するＬ字型平滑部品２０Ｂにおいて、平滑部
品２０Ｂの移動方向に対して突き出している貯留搬送部
２２Ｂとかき取り部２３ＢとからなるＬ字の水平部分の
寸法Ａは、支持部２１Ｂに設けた筒状構造部分の幅Ｂよ
り大きく設定する。Ｌ字型の水平部分の寸法Ａが長い場
合は、この水平部分で切り取った余剰分の樹脂を吸い上
げることになるが、筒状構造部分の幅Ｂの方が大きい
と、直接樹脂表面から樹脂を吸い上げる形となる為、吸
引手段２５の吸引能力によっては必要以上に未硬化樹脂
を吸い上げてしまう恐れがある。また、平滑部品２０Ｂ
の貯留搬送部２２Ｂの板厚ｔは、１ｍｍ前後が望まし
く、先端のかき取り部２３Ｂは、先端に行くに従い薄く
することにより、余剰となる未硬化の樹脂を正確に切り
分けることができる。

【００４２】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２Ｂ
及びかき取り部２３Ｂは、一方の移動方向Ｘにのみ設け
てあるが、図６において説明したように、第１の方向Ｘ
１及び第２の方向Ｘ２の両方向に設けるようにしてもよ
いものである。

【００４３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、かき取り
量が多くなった場合でも、吸引手段により吸引してたれ
落ちることを防止できる。

【００４４】次に、図１０を用いて、本発明の第４の実
施形態による光造形装置の構成について説明する。な
お、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に
示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符号
は、同一部分を示している。本実施形態による平滑部品
２０Ｃは、図２に示した平滑部品２０と同様に、側面形
状が、Ｌ型形状となっている。そして、平滑部品２０Ｃ
は、図面の奥行方向に長く、ワークテーブル５０上の未
硬化樹脂を平滑化するに十分な長さを有している。

【００４５】平滑部品２０Ｃは、支持部２１Ｃと、貯留
搬送部２２Ｃと、かき取り部２３Ｃとから構成される。
貯留搬送部２２Ｃ及びかき取り部２３Ｃは、図２に示し
た貯留搬送部２２及びかき取り部２３と同様である。支
持部２１Ｃは、図７に示した支持部２１Ｂと同様に筒状
の構成であり、内部に空間２４Ｃを備えている。内部の
空間は、複数の間仕切り２４Ｄによって、複数の空間２
４Ｃに区切られている。また、それぞれの空間２４Ｃに
対応して、平滑部品２１Ｃの上方には、複数の吸引手段
２５Ｃを備えている。

【００４６】平滑部品の筒状の空間が1つである場合
は、平滑部品のＬ字型部分の上に全体的に未硬化樹脂が
かきあげらるまで、未硬化樹脂を十分吸い上げられない
のに対して、本実施形態のように、間仕切り２４Ｄによ
り、筒状の空間２４Ｃを細かく区切り、かつ各筒状の空
間２４Ｃに対応した個別の吸引手段２５Ｃを設けること
で、平滑部品２０ＣのＬ字型部分の上に全体的に未硬化
樹脂がかきあげられなくとも吸引手段２５Ｃにより筒状
空間２４Ｃに吸い上げることができる。

【００４７】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２Ｃ
及びかき取り部２３Ｃは、一方の移動方向Ｘにのみ設け
てあるが、図６において説明したように、第１の方向Ｘ
１及び第２の方向Ｘ２の両方向に設けるようにしてもよ
いものである。

【００４８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、未硬化樹
脂を十分に吸い上げることができる。

【００４９】次に、図１１を用いて、本発明の第５の実
施形態による光造形装置の構成について説明する。な
お、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に
示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符号
は、同一部分を示している。本実施形態による平滑部品
２０Ｄは、図２に示した平滑部品２０と同様に、側面形
状が、Ｌ型形状となっている。そして、平滑部品２０Ｄ
は、図面の奥行方向に長く、ワークテーブル５０上の未
硬化樹脂を平滑化するに十分な長さを有している。

【００５０】平滑部品２０Ｄは、支持部２１Ｄと、貯留
搬送部２２Ｄと、かき取り部２３Ｄとから構成される。
貯留搬送部２２Ｄ及びかき取り部２３Ｄは、図２に示し
た貯留搬送部２２及びかき取り部２３と同様である。平
滑部品２０Ｄの移動方向Ｘの側には、支持部２１Ｄから
一定距離はなれた位置にベルトコンベア２６を配置して
いる。平滑部品２０Ｄが移動して、未硬化樹脂を平滑化
しながら余剰分の未硬化樹脂を貯留搬送部２２Ｄにかき
あげる。掻き上げられた樹脂は、さらに、ベルトコンベ
ア２６を回転させ、Ｌ字型平滑部品２０Ｄの支持部２１
Ｄとベルトコンベア２６の間に引き上げることで、多量
の未硬化樹脂の排出に対処することができる。ベルトコ
ンベア２６のベルトの材質としては、例えば、未硬化樹
脂がまとわり付き易い布地のようなものを用いることが
できる。

【００５１】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２
Ｄ，かき取り部２３Ｄ及びベルトコンベア２６は、一方
の移動方向Ｘにのみ設けてあるが、図６において説明し
たように、第１の方向Ｘ１及び第２の方向Ｘ２の両方向
に設けるようにしてもよいものである。

【００５２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、未硬化樹
脂を十分に吸い上げることができる。

【００５３】次に、図１２を用いて、本発明の第６の実
施形態による光造形装置の構成について説明する。な
お、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に
示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符号
は、同一部分を示している。本実施形態による平滑部品
２０Ｅは、図２に示した平滑部品２０と同様に、側面形
状が、Ｌ型形状となっている。そして、平滑部品２０Ｅ
は、図面の奥行方向に長く、ワークテーブル５０上の未
硬化樹脂を平滑化するに十分な長さを有している。

【００５４】平滑部品２０Ｅは、支持部２１Ｅと、貯留
搬送部２２Ｅと、かき取り部２３Ｅとから構成される。
貯留搬送部２２Ｅ及びかき取り部２３Ｅは、図２に示し
た貯留搬送部２２及びかき取り部２３と同様である。平
滑部品２０Ｅの移動方向Ｘの側には、支持部２１Ｅから
一定距離はなれた位置に、図１１と同様にして、ベルト
コンベア２６が配置されている。また、ベルトコンベア
２６には、複数のかき上げ部品２６Ａが取り付けられて
いる。平滑部品２０Ｅが移動して、未硬化樹脂を平滑化
しながら余剰分の未硬化樹脂を貯留搬送部２２Ｅにかき
あげる。掻き上げられた樹脂は、さらに、ベルトコンベ
ア２６を回転させ、かき上げ部品２６Ａによって、Ｌ字
型平滑部品２０Ｅの支持部２１Ｅとベルトコンベア２６
の間に引き上げることで、多量の未硬化樹脂の排出に対
処することができる。

【００５５】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２
Ｅ，かき取り部２３Ｅ及びベルトコンベア２６は、一方
の移動方向Ｘにのみ設けてあるが、図６において説明し
たように、第１の方向Ｘ１及び第２の方向Ｘ２の両方向
に設けるようにしてもよいものである。

【００５６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、未硬化樹
脂を十分に吸い上げることができる。

【００５７】次に、図１３を用いて、本発明の第７の実
施形態による光造形装置の構成について説明する。な
お、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に
示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符号
は、同一部分を示している。本実施形態による平滑部品
２０Ｆは、図２に示した平滑部品２０と同様に、側面形
状が、Ｌ型形状となっている。そして、平滑部品２０Ｆ
は、図面の奥行方向に長く、ワークテーブル５０上の未
硬化樹脂を平滑化するに十分な長さを有している。

【００５８】平滑部品２０Ｆは、支持部２１Ｆと、貯留
搬送部２２Ｆと、かき取り部２３Ｆとから構成される。
かき取り部２３Ｆの上には、かきあげ手段２７が配置さ
れている。また、貯留搬送部２２Ｆの上には、樹脂受け
部２２Ｆ’が形成されている。

【００５９】Ｌ字型の平滑部品２０Ｆの先端のかき取り
部２３Ｆによって、余剰となった塗布樹脂を切り出し、
回転するかきあげ手段２７により、更に上方にかきあ
げ、樹脂受け２２Ｆ’に送り込むことで、液溜り部が大
きく余剰となる樹脂量が多い場合でも対処できるもので
ある。また、Ｌ字型平滑部品２０Ｆの先端までの長さＣ
は、Ｌ字型平滑部品２０Ｆかきあげ手段２７の中心位
置までの長さＤよりも大きくしている。

【００６０】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２
Ｆ，かき取り部２３Ｆ及びかきあげ手段２７は、一方の
移動方向Ｘにのみ設けてあるが、図６において説明した
ように、第１の方向Ｘ１及び第２の方向Ｘ２の両方向に
設けるようにしてもよいものである。

【００６１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、平滑化を達成することができるとともに、未硬化樹
脂を十分に吸い上げることができる。

【００６２】次に、図１４を用いて、本発明の第８の実
施形態による光造形装置の構成について説明する。な
お、本実施形態による光造形装置の全体構成は、図１に
示したものと同様である。また、図１〜図３と同一符号
は、同一部分を示している。本実施形態による平滑部品
２０は、図２に示した平滑部品２０と同様に、側面形状
が、Ｌ型形状となっている。そして、平滑部品２０は、
図面の奥行方向に長く、ワークテーブル５０上の未硬化
樹脂を平滑化するに十分な長さを有している。

【００６３】平滑部品２０は、図２に示した平滑部品と
同様に、支持部２１と、貯留搬送部２２と、かき取り部
２３とから構成される。さらに、平滑部品２０の貯留搬
送部２２及びかき取り部２３の下面，即ち、未硬化樹脂
１０と接触する面には、表面処理層２８が形成されてい
る。表面処理層２８は、テフロン等の材料層を設けるこ
とにより、平滑部品２０の移動方向Ｘと逆側の面からの
樹脂の切れを良くすることができる。また、平滑部品２
０の支持部２１には、加熱手段８０を設けており、貯留
搬送部２２及びかき取り部２３を加熱するようにしてい
る。未硬化樹脂は、温度を上げることにより、粘度が低
下するので、未硬化樹脂の温度が３０℃〜４０℃程度に
なるように、加熱手段８０により加熱する。これによ
り、未硬化樹脂を平滑する際、貯留搬送部２２及びかき
取り部２３に接触する未硬化樹脂の粘度が低下し、平滑
部品２０の移動方向Ｘと逆側の面からの樹脂の切れを良
くすることができる。なお、平滑部品２０の材質として
は、熱伝導効率の良い銅やアルミニウム等を用いるもの
である。

【００６４】なお、以上の説明では、貯留搬送部２２，
かき取り部２３は、一方の移動方向Ｘにのみ設けてある
が、図６において説明したように、第１の方向Ｘ１及び
第２の方向Ｘ２の両方向に設けるようにしてもよいもの
である。

【００６５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、未硬化樹脂の切れをよくして、平滑化を達成するこ
とができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、光造形装置によって、
高精度な形状モデルを作成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光造形装置の全
体構成を示すシステム構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品の形状を示す側面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品による未硬化樹脂のかき取り工程の説明図
である。

【図４】従来の光造形装置における問題の説明図であ
る。

【図５】従来の光造形装置における問題の説明図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図７】本発明の第３の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品の空間及び吸引手段の動作説明図である。

【図９】本発明の第３の実施形態による光造形装置に用
いる平滑部品の各部の寸法の説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態による光造形装置に
用いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態による光造形装置に
用いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図１２】本発明の第６の実施形態による光造形装置に
用いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図１３】本発明の第７の実施形態による光造形装置に
用いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【図１４】本発明の第８の実施形態による光造形装置に
用いる平滑部品の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１０…ＵＶ硬化樹脂１２…ＵＶ硬化樹脂タンク２０…平滑部品２１…支持部２２…貯留搬送部２３…かき取り部２４…空間２４Ｄ…間仕切り２５…吸引手段２６…ベルトコンベア２６Ａ…かきあげ部品２７…かきあげ手段２８…表面処理層３０…平滑部品駆動手段３２…スライドレール４０…ワークテーブル４２…ワークテーブルＺ軸移動手段５０…造形品５２…液溜まり部６０…レーザ発振器６２… ＵＶレーザ光６４…ガルバノミラー（Ｘ軸，Ｙ軸）６６…ガルバノミラー制御回路７０…光造形システム制御回路７２…記憶手段８０…加熱手段

フロントページの続き (72)発明者遠藤敏朗神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディア開発本部内 (72)発明者村中昌幸東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内Ｆターム(参考） 4F213 WA25 WA97 WB01 WL03 WL13 WL37 WL52 WL67 WL74 WL87 WL92

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬化層の上の未硬化樹脂層を平滑化する平
滑部品を有し、この平滑部品により平滑化された未硬化
樹脂層を、形状データに従って露光硬化するとともに、
未硬化樹脂層の形成と、未硬化層を露光硬化させること
を繰り返して逐次積層して形状モデルを作製する光造形
装置において、上記平滑部品は、この平滑部品の移動方向に延在すると
ともに未硬化樹脂層から余剰の未硬化樹脂をかき取るか
き取り部と、このかき取り部によってかき取られた余剰
の未硬化樹脂を貯えて搬送する貯留搬送部と、上記貯留
搬送部を支持する支持部とから構成されることを特徴と
する光造形装置。
【請求項２】請求項１記載の光造形装置において、上記支持部は、その内部に空間を有するとともに、上記かき取り部によってかき取られ、上記貯留搬送部に
よって搬送される余剰の未硬化樹脂を、上記支持部の空
間を介して吸引する吸引手段を備えたことを特徴とする
光造形装置。
【請求項３】請求項２記載の光造形装置において、上記支持部の内部の空間は、複数に間仕切りされている
ことを特徴とする光造形装置。
【請求項４】請求項１記載の光造形装置において、上記かき取り部によってかき取られ、上記貯留搬送部に
よって搬送される余剰の未硬化樹脂を、上方にかきあげ
るかきあげ手段を備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項５】請求項１記載の光造形装置において、上記未硬化樹脂と接触する上記貯留搬送部及び上記かき
取り部の面に形成された表面処理層を備えたことを特徴
とする光造形装置。
【請求項６】請求項１記載の光造形装置において、上記貯留搬送部及び上記かき取り部を加熱する加熱手段
を備えたことを特徴とする光造形装置。