JP2002036373A - 光造形装置 - Google Patents

光造形装置

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JP2002036373A
JP2002036373A JP2000224304A JP2000224304A JP2002036373A JP 2002036373 A JP2002036373 A JP 2002036373A JP 2000224304 A JP2000224304 A JP 2000224304A JP 2000224304 A JP2000224304 A JP 2000224304A JP 2002036373 A JP2002036373 A JP 2002036373A
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liquid
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Nobuyuki Kondo
信幸 近藤
Hitoshi Kihara
均 木原
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液面規制法を採用した光造形装置において、
液面規制透明板３の裏面にコーティング等の特別な処理
を施すことなく、光硬化性樹脂10から液面規制透明板３
を容易に剥離させることが可能な光造形装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明に係る光造形装置においては、光
硬化性樹脂10の液面に密着可能な液面規制透明板３が、
昇降駆動可能に配備され、該液面規制透明板３には、超
音波振動素子４が取り付けられており、液面規制透明板
３を光硬化性樹脂10の表面に密着させた状態で該光硬化
性樹脂10に光が照射され、これによって硬化した光硬化
性樹脂10から液面規制透明板３を剥がす際、超音波振動
素子４の動作によって液面規制透明板３に振動を与え
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、光の照射によって
硬化する光硬化性樹脂を資材として、立体造形物を成形
する光造形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気機器等の各種商品の開発過程
においては、商品の立体モデルを作製して、デザインや
動作についてのチェックが行なわれるが、近年における
商品のライフサイクルの短縮化に伴って、より短期間に
立体モデルを作製する必要が生じている。そこで、樹脂
槽内の光硬化性樹脂の表面にレーザ光を照射して、光硬
化性樹脂を硬化させることによって、立体造形物を成形
する光造形装置が開発されている(米国特許第4,575,300
号、特公平5-18704号等)。
【０００３】光造形装置においては、図４に示す如く、
樹脂槽(９)内の光硬化性樹脂(90)中に、駆動機構(92)に
よって昇降駆動される昇降テーブル(91)が水平に配置さ
れると共に、樹脂槽(９)の上方には、レーザ発振装置(9
4)が接続されたプロジェクター(95)が配備され、該プロ
ジェクター(95)から出射されるレーザ光Ｂが、昇降テー
ブル(91)上の光硬化性樹脂(90)に照射される。プロジェ
クター(95)には制御装置(93)が接続されて、レーザ光の
スキャン動作が制御される。これによって、昇降テーブ
ル(91)上の光硬化性樹脂(90)を硬化させつつ積層し、所
定形状の立体造形物(96)を成形するのである。
【０００４】図５は、従来の光造形装置における光造形
作業の工程を表わしている。先ずステップＳ２１にて造
形条件を設定した後、ステップＳ２２では、昇降テーブ
ルを１積層分の厚さに一致する距離だけ降下せしめ、続
いて、ステップＳ２３では光硬化性樹脂の表面を均すた
めのナイフを水平方向に移動させる。そして、ステップ
Ｓ２４にて、光硬化性樹脂の液面に生じている波打ちが
収まり、液面が安定化するまで待つ。その後、光硬化性
樹脂の液面が安定化した状態で、ステップＳ２５にてレ
ーザ光によるスキャンを行なって、１積層分の光硬化を
行なう。次に、ステップＳ２６にて全ての積層が完了し
たかどうかを判断し、ここでノーと判断されたときはス
テップＳ２１に戻って、テーブルの降下、レーザスキャ
ンを繰り返す。そして、ステップＳ２６にてイエスと判
断されたときは、ステップＳ２７に移行して、ナイフを
初期位置へ移動させた後、ステップＳ２８にてテーブル
を上昇させ、ステップＳ２９にてテーブルから立体造形
物を取り外し、光造形を完了する。
【０００５】
【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、図５のステップＳ２４にて光硬
化性樹脂の液面が安定化するまでに、例えば数十秒の待
ち時間を要し、所望の立体造形物が得られるまでに、こ
の待ち時間と積層数に比例した総待ち時間が発生して、
光造形のサイクルタイムが長くなる問題があった。
【０００６】そこで、図６に示す如く、樹脂槽(９)の上
部に、液面規制透明板(97)を昇降駆動可能に配備し、昇
降テーブル(91)上の光硬化性樹脂(90)の表面に液面規制
透明板(97)を密着させることによって、光硬化性樹脂(9
0)の表面に生じている波打ちを抑制し、その後、液面規
制透明板(97)を経て光硬化性樹脂(90)にレーザ光Ｂを照
射する、規制液面法が採用されている。ところが、従来
の規制液面法を採用した光造形装置においては、レーザ
光の照射によって硬化した光硬化性樹脂の表面が液面規
制透明板の裏面に密着しているため、光硬化性樹脂から
液面規制透明板を剥がすことが困難である。光硬化性樹
脂から液面規制透明板を容易に剥離させるためには、液
面規制透明板の裏面にテフロン(商標名)等をコーティン
グすることが有効であるが、これによって、部品コスト
が増大する問題が生じる。
【０００７】本発明の目的は、規制液面法を採用した光
造形装置において、液面規制透明板の裏面にコーティン
グ等の特別な処理を施すことなく、光硬化性樹脂から液
面規制透明板を容易に剥離させることが可能な光造形装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る光造形装置
は、樹脂槽(１)内の光硬化性樹脂(10)中にテーブル(２)
を配置し、光硬化性樹脂(10)の液面に光を照射すること
によって、テーブル(２)上の光硬化性樹脂(10)を硬化さ
せつつ積層し、所定形状の立体造形物を成形するもので
あって、光硬化性樹脂(10)の液面に密着可能な液面規制
透明板(３)が配備され、該液面規制透明板(３)には振動
発生手段が連繋している。該光造形装置においては、液
面規制透明板(３)を光硬化性樹脂(10)の表面に密着させ
た状態で該光硬化性樹脂(10)に光が照射され、これによ
って硬化した光硬化性樹脂(10)から液面規制透明板(３)
を剥がす際、前記振動発生装置の動作によって液面規制
透明板(３)に振動を与える。これによって、光硬化性樹
脂(10)と液面規制透明板(３)の接合部に、両接合面を互
いに引き剥がす方向の力が繰り返し加わって、先ず両接
合面の一部に剥がれが生じ、この剥がれは次第に両接合
面の全域に拡がることになる。その後、硬化した光硬化
性樹脂(10)と液面規制透明板(３)とを互いに離間せしめ
る。
【０００９】具体的構成において、振動発生手段は、液
面規制透明板(３)に取り付けられた超音波振動素子(４)
と、該超音波振動素子(４)に接続された超音波駆動装置
(41)とから構成される。該具体的構成によれば、従来の
光造形装置を構成している液面規制透明板(３)に超音波
振動素子(４)を取り付けるだけの簡易な改造によって、
本発明の光造形装置を構成することが出来る。
【００１０】
【発明の効果】本発明に係る光造形装置によれば、液面
規制透明板に振動を与えることによって、液面規制透明
板を光硬化性樹脂から容易に剥がすことが出来るので、
液面規制透明板の裏面にコーティング等の特別な処理を
施す必要はなく、これによってコストの削減を図ること
が出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る光造
形装置においては、図１に示す如く、光硬化性樹脂(10)
が収容された樹脂槽(１)中に、昇降駆動機構(図示省略)
が連繋する昇降ステージ(21)が配備され、該昇降ステー
ジ(21)上にテーブル(２)が設置されている。又、樹脂槽
(１)の底部には、強化ゴム製のエアータンク(５)が設置
され、該エアータンク(５)に接続したポンプ(51)によっ
て、エアータンク(５)内に空気を送ってエアータンク
(５)を膨張させ、或いはエアータンク(５)から空気を抜
き取って、エアータンク(５)を収縮させることが出来
る。
【００１２】更に、樹脂槽(１)の上部には、ガラス板か
らなる液面規制透明板(３)が水平に配備され、図示省略
する昇降駆動機構に連繋している。該液面規制透明板
(３)は、図２に示す如く周囲が枠体(31)に保持され、該
枠体(31)が前記昇降駆動機構の出力部に連結されてい
る。又、枠体(31)には、支持アーム(32)を介して、超音
波振動素子(４)が支持されており、該超音波振動素子
(４)の振動出力面が、液面規制透明板(３)の表面に密接
している。該超音波振動素子(４)には超音波駆動装置(4
1)が接続されており、該超音波駆動装置(41)の駆動によ
って超音波振動素子(４)が発生する振動は、液面規制透
明板(３)に伝えられ、この結果、液面規制透明板(３)
は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で振動すること
になる。
【００１３】尚、本発明の光造形装置には、光硬化性樹
脂(10)の表面を均すためのナイフは装備されていない。
【００１４】図３は、上記本発明の光造形装置における
光造形作業の工程を表わしている。先ずステップＳ１に
て造形条件を設定した後、ステップＳ２では、液面規制
透明板(３)を光硬化性樹脂(10)の液面よりも上方に上昇
させる。次にステップＳ３にて、テーブル(２)を１積層
分の厚さに一致する距離だけ降下せしめた後、ステップ
Ｓ４にて、エアータンク(５)を膨張させる。これによっ
て、光硬化性樹脂(10)の液面が上昇し、テーブル(２)若
しくは硬化した光硬化性樹脂(10)の表面に、未硬化の光
硬化性樹脂(10)が急速に流れ込むことになる。
【００１５】その後、テーブル(２)若しくは硬化した光
硬化性樹脂(10)の表面全域に未硬化の光硬化性樹脂(10)
が行き渡った後、ステップＳ５にてエアータンク(５)を
収縮させる。これによって、光硬化性樹脂(10)の液面は
元の高さに戻って、テーブル(２)上の光硬化性樹脂(10)
の厚さが１積層分の厚さに設定される。続いて、ステッ
プＳ６では、液面規制透明板(３)を降下せしめ、テーブ
ル(２)上の光硬化性樹脂(10)の表面に密着させる。これ
によって、光硬化性樹脂(10)の表面に残っている波打ち
が強制的に抑制されて、光硬化性樹脂(10)の表面は平面
に均される。
【００１６】その後、ステップＳ７にてレーザ光による
スキャンを行なって、１積層分の光硬化を行なう。次
に、ステップＳ８にて全ての積層が完了したかどうかを
判断し、ここでノーと判断されたときはステップＳ９に
移行して、超音波振動素子(４)を一定時間だけ動作させ
て、液面規制透明板(３)を振動させる。これによって、
硬化した光硬化性樹脂(10)から液面規制透明板(３)が剥
がれることになる。その後、ステップＳ２に戻って、テ
ーブルの降下、レーザスキャンを繰り返して、積層を進
める。
【００１７】そして、ステップＳ８にてイエスと判断さ
れたときは、ステップＳ１０に移行して、超音波振動素
子(４)を一定時間だけ動作させ、液面規制透明板(３)を
振動させる。これによって、硬化した光硬化性樹脂(10)
から液面規制透明板(３)が剥がれることになる。その
後、ステップＳ１１にて液面規制透明板(３)を上昇さ
せ、更にステップＳ１２にてテーブルを上昇させる。最
後に、ステップＳ１３にてテーブルから立体造形物を取
り外して、光造形を完了する。
【００１８】上記本発明の光造形装置によれば、図３の
ステップＳ６にて、光硬化性樹脂(10)の表面に液面規制
透明板(３)が押し付けられて、光硬化性樹脂(10)の表面
が強制的に均されるので、図５に示す従来の光造形装置
における液面安定化(ステップＳ２４)の待ち時間は必要
なく、これによって光造形のサイクルタイムが短縮され
る。又、図３のステップＳ９及びＳ１０にて、液面規制
透明板(３)に振動が与えられることによって、硬化した
光硬化性樹脂(10)の表面から液面規制透明板(３)の裏面
が剥がされるので、従来の如く液面規制透明板(３)の裏
面にコーティング等を施す必要がなく、これによってコ
ストの削減が図られる。
【００１９】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、上記実施例では、レーザ光
の照射によって光硬化性樹脂(10)を硬化させ、液面規制
透明板(３)に振動を与えた後、液面規制透明板(３)を上
昇させることによって、光硬化性樹脂(10)から液面規制
透明板(３)を引き離しているが、テーブル(２)を降下さ
せることによって、硬化した光硬化性樹脂(10)を液面規
制透明板(３)から引き離す工程を採用することも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光造形装置の主要構成を表わす断
面図である。
【図２】液面規制透明板に超音波振動素子が取り付けら
れている状態の一部破断正面図である。
【図３】本発明に係る光造形装置における光造形の工程
図である。
【図４】従来の光造形装置の構成を表わす図である。
【図５】従来の光造形装置における光造形の工程図であ
る。
【図６】液面規制透明板を配備した従来の光造形装置の
断面図である。
【符号の説明】
(１) 樹脂槽 (10) 光硬化性樹脂 (２) テーブル (21) 昇降ステージ (３) 液面規制透明板 (４) 超音波振動素子 (５) エアータンク (51) ポンプ (96) 立体造形物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 樹脂槽(１)内の光硬化性樹脂(10)中に昇
    降テーブル(２)を配置し、光硬化性樹脂(10)の液面に光
    を照射することによって、昇降テーブル(２)上の光硬化
    性樹脂(10)を硬化させつつ積層し、所定形状の立体造形
    物を成形する光造形装置において、光硬化性樹脂(10)の
    液面に密着可能な液面規制透明板(３)が配備され、該液
    面規制透明板(３)には振動発生手段が連繋し、液面規制
    透明板(３)を光硬化性樹脂(10)の表面に密着させた状態
    で該光硬化性樹脂(10)に光が照射され、これによって硬
    化した光硬化性樹脂(10)から液面規制透明板(３)を剥が
    す際、前記振動発生装置の動作によって液面規制透明板
    (３)に振動を与えることを特徴とする光造形装置。
  2. 【請求項２】 振動発生手段は、液面規制透明板(３)に
    取り付けられた超音波振動素子(４)と、該超音波振動素
    子(４)に接続された超音波駆動装置(41)とから構成され
    る請求項１に記載の光造形装置。
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