JP2015030199A - Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method - Google Patents

Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional shaping apparatus and a three-dimensional shaping method which exhibit high shaping accuracy without increasing the costs.SOLUTION: A three-dimensional shaping apparatus projects an image onto an image projection plane which is a boundary plane facing a liquid-state photocurable resin located on a bottom surface of a tank storing the liquid-state photocurable resin, forms a hardened layer corresponding to a predetermined thickness of liquid layer on an undersurface of shaped object holding means which serves as a bed of a three-dimensionally shaped object to be placed in the tank, and raises the shaped object holding means by the predetermined thickness of liquid layer to repeat in sequence the steps of projecting an image onto the image projection plane and forming a new hardened layer to laminate a hardened layer of the photocurable resin to thereby manufacture a three-dimensionally shaped object. The three-dimensional shaping apparatus has a plurality of image projection means each of which projects an image onto a different region of the image projection plane to thereby project a predetermined image onto the image projection plane.

Description

本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関し、さらに詳細には、光を照射すると硬化する光硬化性樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置および三次元造形方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method, and more particularly to a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method for producing a three-dimensional model using a photocurable resin that is cured when irradiated with light. .

従来より、可視光または紫外光などの光の照射により硬化する特性を備えた液体状態の光硬化性樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional modeled object using a liquid-state photocurable resin having a property of being cured by irradiation with light such as visible light or ultraviolet light.

こうした三次元造形装置としては、例えば、所定の形状に硬化させた光硬化性樹脂を積層して立体造形を行う吊り上げ積層構造方式が用いられる。   As such a three-dimensional modeling apparatus, for example, a lifting and laminating structure method is used in which a three-dimensional modeling is performed by laminating a photocurable resin cured in a predetermined shape.

この吊り上げ積層構造方式は、液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器の底面に透光板を用い、まず、当該透光板の下側にプロジェクタなどにより所定の画像を照射し、この容器内に配置された三次元造形物の土台となる造形物保持板の下面において所定の液層厚さ分だけ光硬化性樹脂を硬化させて、造形物保持板の下面に所定の液層厚さの硬化層を形成する。   In this suspended laminated structure method, a translucent plate is used on the bottom surface of a container that stores a photocurable resin in a liquid state, and a predetermined image is first irradiated by a projector or the like below the translucent plate. The photocurable resin is cured by a predetermined liquid layer thickness on the lower surface of the modeling object holding plate serving as the foundation of the three-dimensional modeling object disposed on the lower surface of the modeling object holding plate. A cured layer is formed.

次に、造形物保持板の下面と容器の底面たる透光板との間で硬化した硬化層を、造形物保持板に保持した状態で透光板から剥離し、所定の液層厚さ分だけ造形物保持板を上昇させる。   Next, the cured layer cured between the lower surface of the modeling object holding plate and the translucent plate which is the bottom surface of the container is peeled off from the translucent plate while being held by the modeling object holding plate, and the predetermined liquid layer thickness Only raise the model object holding plate.

その後、透光板の下側から所定の画像を照射し、造形物保持板の下面に保持された硬化層に、さらに所定の液層厚さ分だけの光硬化性樹脂を硬化させて、硬化層を積層させる。   After that, a predetermined image is irradiated from the lower side of the translucent plate, and the cured layer held on the lower surface of the modeling object holding plate is further cured by curing the photocurable resin by a predetermined liquid layer thickness. Laminate the layers.

そして、こうした動作を順次繰り返し行うことにより、光硬化性樹脂の硬化層を積層させて立体造形を行って三次元造形物を作製することとなる。   And by repeating such operation | movement sequentially, the hardened layer of a photocurable resin is laminated | stacked, a three-dimensional modeling is performed, and a three-dimensional molded item will be produced.

こうした吊り上げ積層構造方式による三次元造形装置によれば、上記した動作を順次繰り返し行うことにより、所定の液層厚さ分だけの硬化層が順次積層されていくので、所望の形状の硬化層を作製することで、所望の形状の三次元造形物を作製することができるものである。
According to such a three-dimensional modeling apparatus using the lifting and laminating structure method, by sequentially repeating the above-described operations, cured layers corresponding to a predetermined liquid layer thickness are sequentially laminated. By producing it, a three-dimensional structure having a desired shape can be produced.

ここで、こうした吊り上げ積層構造方式の三次元造形装置においては、1台のプロジェクタから容器底面と容器に貯留された光硬化性樹脂との界面たる画像投影面に画像が投影される。   Here, in such a three-dimensional modeling apparatus of the lifted laminated structure system, an image is projected from one projector onto an image projection surface that is an interface between the bottom surface of the container and the photocurable resin stored in the container.

このため、硬化層の精度、つまり、三次元造形物の造形精度は、プロジェクタの解像度に依存してしまっていた。   For this reason, the accuracy of the hardened layer, that is, the modeling accuracy of the three-dimensional model, depends on the resolution of the projector.

したがって、こうした三次元造形装置において、造形精度を高めるためには、高価な高解像度のプロジェクタを用いなければならず、三次元造形装置の製造コストが上昇してしまうものであった。
Therefore, in such a three-dimensional modeling apparatus, in order to increase modeling accuracy, an expensive high-resolution projector must be used, and the manufacturing cost of the three-dimensional modeling apparatus increases.

また、三次元造形装置においては、1台のプロジェクタにより画像投影面に画像を投影するため、照射される光量が多くなることにより硬化速度が上昇する光硬化性樹脂の硬化速度を向上することができず、三次元造形物の製造時間を一定時間以上短縮することが難しかった。
In the three-dimensional modeling apparatus, an image is projected onto the image projection surface by a single projector, so that the curing rate of the photocurable resin that increases the curing rate by increasing the amount of irradiated light can be improved. It was not possible, and it was difficult to shorten the manufacturing time of the three-dimensional structure over a certain time.

このため、製造コスト高を招来することなく造形精度を高めることができる三次元造形装置および三次元造形方法の提案が望まれていた。   For this reason, the proposal of the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method which can raise modeling precision without incurring high manufacturing cost was desired.

また、三次元造形物の作製時間を短縮することのできる三次元造形装置および三次元造形方法の提案が望まれていた。
Moreover, the proposal of the three-dimensional modeling apparatus and the three-dimensional modeling method which can shorten the preparation time of a three-dimensional modeling thing was desired.

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。   Note that the prior art that the applicant of the present application knows at the time of filing a patent application is not an invention related to a known literature invention, so there is no prior art document information to be described in the present specification.

本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コスト高を招来することなく高い造形精度を達成することができる三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described demands of the prior art, and the object is to provide a three-dimensional modeling apparatus that can achieve high modeling accuracy without incurring high costs. And a three-dimensional modeling method.

また、本発明の目的とするところは、三次元造形物の作製時間を短縮することができる三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。   Moreover, the object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus and a three-dimensional modeling method that can shorten the production time of a three-dimensional structure.

上記目的を達成するために、本発明により三次元造形装置は、液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器の底面部に位置する該光硬化性樹脂との界面たる画像投影面に対して画像を投影し、上記容器内に配置された三次元造形物の土台となる造形物保持手段の下面に所定の液層厚さ分だけの硬化層を形成した後に、該所定の液層厚さ分だけ造形物保持手段を上昇させて上記画像投影面に対して画像を投影して新たな硬化層を形成する動作を順次繰り返し行うことにより、該光硬化性樹脂の硬化層を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、それぞれ上記画像投影面の異なる領域に同じタイミングで画像を投影することで、上記画像投影面に対して所定の画像を投影する複数の画像投影手段を有するようにしたものである。   In order to achieve the above object, according to the present invention, the three-dimensional modeling apparatus provides an image with respect to an image projection surface that is an interface with the photocurable resin located on the bottom surface of a container that stores the photocurable resin in a liquid state. Projecting and forming a hardened layer of a predetermined liquid layer thickness on the lower surface of the modeling object holding means serving as a base of the three-dimensional modeled object disposed in the container, and then the predetermined liquid layer thickness By simply repeating the operation of raising the model object holding means and projecting an image onto the image projection surface to form a new cured layer, the cured layer of the photo-curable resin is laminated to form a three-dimensional structure. A three-dimensional modeling apparatus for producing a model has a plurality of image projecting units for projecting a predetermined image onto the image projection surface by projecting an image to the different regions of the image projection surface at the same timing. It is what I did.

また、本発明による三次元造形方法は、液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器の底面部に位置する該光硬化性樹脂との界面たる画像投影面に対して画像を投影し、上記容器内に配置された三次元造形物の土台となる造形物保持手段の下面に所定の液層厚さ分だけの硬化層を形成した後に、該所定の液層厚さ分だけ造形物保持手段を上昇させて上記画像投影面に対して画像を投影して新たな硬化層を形成する動作を順次繰り返し行うことにより、該光硬化性樹脂の硬化層を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置における三次元造形方法において、上記画像投影面に投影される画像は、複数の画像投影手段によって同じタイミングで上記画像投影面のそれぞれ異なる領域に対して投影された複数の画像により形成されるようにしたものである。   Further, the three-dimensional modeling method according to the present invention projects an image onto an image projection surface that is an interface with the photocurable resin located on the bottom surface of the container that stores the photocurable resin in a liquid state, and the container After forming a hardened layer of a predetermined liquid layer thickness on the lower surface of the modeling object holding means serving as the foundation of the three-dimensional modeling object disposed inside, the modeling object holding means for the predetermined liquid layer thickness is provided. A three-dimensional structure is produced by laminating the cured layer of the photo-curable resin by sequentially repeating the operation of raising and projecting an image onto the image projection surface to form a new cured layer. In the three-dimensional modeling method in the original modeling apparatus, the image projected on the image projection plane is formed by a plurality of images projected on different areas of the image projection plane at the same timing by a plurality of image projection means. I tried to It is.

本発明は、以上説明したように構成されているので、コスト高を招来することなく高い造形精度を達成できるという優れた効果を奏するものである。   Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that high modeling accuracy can be achieved without incurring high costs.

また、本発明は、以上説明したように構成されているので、三次元造形物の作製時間を短縮することができるという優れた効果を奏するものである。   Moreover, since this invention is comprised as demonstrated above, there exists the outstanding effect that the preparation time of a three-dimensional molded item can be shortened.

図1は、本発明による三次元造形装置の一部を破断した状態の概略構成説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a state in which a part of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention is broken. 図2は、図1の三次元造形装置におけるプロジェクタから画像投影面に画像を投影した状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which an image is projected from the projector to the image projection plane in the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 図3は、画像を4つに分割した分割画像を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a divided image obtained by dividing the image into four. 図4(a)は、従来の技術による三次元造形装置により所定のサイズの画像を画像投影面に投影した状態を示す説明図であり、また、図4(b)は、本発明による三次元造形装置により所定のサイズの画像を画像投影面に投影した状態を示す説明図であり、また、図4(c)は、従来の技術による三次元造形装置により所定のサイズの2倍の画像を画像投影面に投影した状態を示す説明図であり、また、図4(d)は、本発明による三次元造形装置により所定のサイズの2倍の画像を画像投影面に投影した状態を示す説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing a state in which an image of a predetermined size is projected onto an image projection plane by a conventional three-dimensional modeling apparatus, and FIG. 4B is a three-dimensional image according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the state which projected the image of the predetermined size on the image projection surface with the modeling apparatus, and FIG.4 (c) is an image twice as large as the predetermined size with the three-dimensional modeling apparatus by the prior art. FIG. 4D is an explanatory view showing a state projected onto the image projection plane, and FIG. 4D is an explanation showing a state where an image twice the predetermined size is projected onto the image projection plane by the 3D modeling apparatus according to the present invention. FIG.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置および三次元造形方法の一例を詳細に説明することとする。
Hereinafter, an example of a 3D modeling apparatus and a 3D modeling method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、図1には、本発明による三次元造形装置の一部を破断した状態の概略構成説明図が示されており、また、図2には、図1に示す三次元造形装置におけるプロジェクタから画像投影面に画像を投影した状態を示す説明図が示されている。   First, FIG. 1 shows a schematic configuration explanatory view of a state in which a part of the 3D modeling apparatus according to the present invention is broken, and FIG. 2 shows a projector in the 3D modeling apparatus shown in FIG. An explanatory view showing a state in which an image is projected on the image projection plane is shown.

この図1に示す三次元造形装置10は、底面12aが透光板により形成されるとともに、可視光または紫外光などの光の照射により硬化する液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器12と、容器12の底面12aへ画像を投影するプロジェクタ16と、駆動部(図示せず。)の駆動により上下方向に昇降し、容器12内で硬化された光硬化性樹脂を保持する造形物保持部18とを有して構成されている。   The three-dimensional modeling apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a container 12 that stores a liquid-state photocurable resin that is cured by irradiation with light such as visible light or ultraviolet light, while a bottom surface 12a is formed of a translucent plate. , A projector 16 that projects an image onto the bottom surface 12a of the container 12, and a model holding unit that holds the photocurable resin cured in the container 12 by moving up and down by driving a drive unit (not shown). 18.

なお、この三次元造形装置10の全体の動作は、マイクロコンピューター20により制御されている。
The overall operation of the three-dimensional modeling apparatus 10 is controlled by the microcomputer 20.

より詳細には、容器12は、ベース部材22の上面22aに配設され、底面12aたる透光板の上面には、硬化した光硬化性樹脂の剥離性を向上させるために、底面12aを透過した光を透過可能なコーティング材(例えば、シリコン樹脂である。)によりコーティングがなされている。   More specifically, the container 12 is disposed on the upper surface 22a of the base member 22, and the upper surface of the translucent plate serving as the bottom surface 12a is transmitted through the bottom surface 12a in order to improve the peelability of the cured photocurable resin. Coating is performed with a coating material (for example, silicon resin) that can transmit light.

そして、ベース部材22内に配設されたプロジェクタ16から投影される画像が、底面12aと容器12内に貯留された光硬化性樹脂との界面たる画像投影面Sに投影されるようになされている。
Then, the image projected from the projector 16 disposed in the base member 22 is projected onto the image projection surface S that is an interface between the bottom surface 12 a and the photocurable resin stored in the container 12. Yes.

プロジェクタ16は、プロジェクタ16a、16b、16b、16dの4台のプロジェクタから構成されている。なお、プロジェクタ16a、16b、16c、16dはそれぞれ同一の構成のプロジェクタとなっている。   The projector 16 includes four projectors 16a, 16b, 16b, and 16d. The projectors 16a, 16b, 16c, and 16d are projectors having the same configuration.

このプロジェクタ16a、16b、16c、16dはそれぞれ、マイクロコンピューター20から出力された画像データに基づいて、画像投影面Sの異なる領域に画像を投影するようになされており、各プロジェクタから各領域に同一のタイミングで投影される画像により、画像投影面Sに1つの大きな画像を投影するようになされている。   Each of the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d is configured to project an image on a different area of the image projection surface S based on the image data output from the microcomputer 20, and is identical to each area from each projector. One large image is projected onto the image projection surface S by the image projected at the timing of (1).

即ち、プロジェクタ16aは画像投影面Sにおける領域S1に画像を投影し、プロジェクタ16bは画像投影面Sにおける領域S2に画像を投影し、プロジェクタ16cは画像投影面Sにおける領域S3に画像を投影し、プロジェクタ16dは画像投影面Sにおける領域S4に画像を投影する。   That is, the projector 16a projects an image onto the area S1 on the image projection plane S, the projector 16b projects an image onto the area S2 on the image projection plane S, the projector 16c projects an image onto the area S3 on the image projection plane S, The projector 16d projects an image on a region S4 on the image projection surface S.

なお、領域S1は、領域S2および領域S3と隣接し、領域S2は、領域S1および領域S4と隣接し、領域S3は、領域S1および領域S4と隣接し、領域4は、領域S2および領域S3と隣接している。また、領域S1、領域S2、領域S3および領域S4はそれぞれ同じ面積となっている。   Note that the region S1 is adjacent to the regions S2 and S3, the region S2 is adjacent to the regions S1 and S4, the region S3 is adjacent to the regions S1 and S4, and the region 4 is adjacent to the regions S2 and S3. And is adjacent. Further, the area S1, the area S2, the area S3, and the area S4 have the same area.

こうしてプロジェクタ16a、16b、16c、16dにより、画像投影面Sに投影される1つの大きな画像(「以下、「大画像」と適宜に称することとする。)は、作製する三次元造形物の形状を水平方向に分割して複数の層に分けた複数の画像である。   Thus, one large image (hereinafter referred to as “large image” as appropriate) projected onto the image projection plane S by the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d is the shape of the three-dimensional structure to be produced. Is a plurality of images divided horizontally into a plurality of layers.

なお、画像投影面に投影される大画像は、上記したように4台のプロジェクタ16a、16b、16c、16dから投影された画像により形成されるため、作製する三次元造形物の形状を水平方向に分割して形成した1層分の画像(この1層分の画像とは大画像である。)は、画像投影面Sの領域S1〜S4と同様にして4分割される。   In addition, since the large image projected on the image projection plane is formed by the images projected from the four projectors 16a, 16b, 16c, and 16d as described above, the shape of the three-dimensional structure to be produced is set in the horizontal direction. An image of one layer formed by dividing the image into four (this one-layer image is a large image) is divided into four in the same manner as the regions S1 to S4 of the image projection surface S.

即ち、例えば、画像投影面Sに投影される大画像が「A」とすると、大画像「A」を、領域S1に投影する分割画像P1と、領域S2に投影する分割画像P2と、領域S3に投影される分割画像P3と、領域S4に投影される分割画像P4とに分割し、分割画像P1〜P4の画像データを大画像「A」を形成するための画像データとして、マイクロコンピューター20に記憶する。   That is, for example, if the large image projected onto the image projection surface S is “A”, the large image “A” is divided into the divided image P1 projected onto the region S1, the divided image P2 projected onto the region S2, and the region S3. Is divided into a divided image P3 projected onto the area S4 and a divided image P4 projected onto the region S4, and the image data of the divided images P1 to P4 is sent to the microcomputer 20 as image data for forming the large image “A”. Remember.

そして、画像投影面Sに大画像「A」を投影する際には、マイクロコンピューター20において、同一のタイミングで、プロジェクタ16aに分割画像P1の画像データを出力し、プロジェクタ16bに分割画像P2の画像データを出力し、プロジェクタ16cに分割画像P3の画像データを出力し、プロジェクタ16dに分割画像P4の画像データを出力することとなる。   When the large image “A” is projected onto the image projection surface S, the microcomputer 20 outputs the image data of the divided image P1 to the projector 16a at the same timing, and the image of the divided image P2 to the projector 16b. The data is output, the image data of the divided image P3 is output to the projector 16c, and the image data of the divided image P4 is output to the projector 16d.

つまり、プロジェクタ16a、16b、16c、16dは、作製する三次元造形物の形状を水平方向に分割して複数の層に分けた複数の画像を順番に、一定時間毎に1層分ずつ画像投影面Sに投影するように、マイクロコンピューター20により制御されている。
In other words, the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d project the images of the three-dimensional structure to be produced into a plurality of images that are divided into a plurality of layers in the horizontal direction in order, one layer at a fixed time. It is controlled by the microcomputer 20 so as to project onto the surface S.

造形物保持部18は、ベース部材22の上面22aの後端部22aaに立設した立設部材24において、上下方向に昇降自在に設けられている。   The modeled object holding unit 18 is provided so as to be movable up and down in a vertical direction on a standing member 24 that is erected on the rear end 22aa of the upper surface 22a of the base member 22.

そして、造形物保持部18は、モーターなどの駆動部(図示せず。)の駆動により、立設部材24の前面24aにおいて上方側および下方側に移動することとなる。   And the modeling thing holding | maintenance part 18 will move to the upper side and the lower side in the front surface 24a of the standing member 24 by the drive of drive parts (not shown), such as a motor.

また、造形物保持部18は、下面18aにおいて、容器12内で硬化する光硬化性樹脂と密着して三次元造形物を保持する土台となる。
In addition, the modeled object holding unit 18 is a base that holds the three-dimensional modeled object in close contact with the photocurable resin that is cured in the container 12 on the lower surface 18a.

以上の構成において、三次元造形装置10により三次元造形物を作製する場合には、作業者が三次元造形物の作製を指示する操作を行うと、マイクロコンピューター20から予め記憶された画像データがプロジェクタ16に出力される。   In the above configuration, when a three-dimensional structure is manufactured by the three-dimensional structure forming apparatus 10, when an operator performs an operation to instruct the preparation of the three-dimensional structure, image data stored in advance from the microcomputer 20 is stored. It is output to the projector 16.

なお、この予め記憶された画像データは、作製する三次元造形物の形状を水平方向に分割して複数の層に分けた各層の画像を表すデータであって、一定時間毎に1層分の画像データがマイクロコンピューター20からプロジェクタ16に出力される。   The pre-stored image data is data representing an image of each layer obtained by dividing the shape of the three-dimensional structure to be produced into a plurality of layers in the horizontal direction, and is for one layer every predetermined time. Image data is output from the microcomputer 20 to the projector 16.

つまり、プロジェクタ16に1層分の画像データが出力されるとは、プロジェクタ16a、16b、16c、16dに1層分の画像の分割画像の画像データがそれぞれ同一のタイミングで出力されることとなる。   That is, when one layer of image data is output to the projector 16, the image data of the divided images of one layer is output to the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d at the same timing. .

より詳細には、プロジェクタ16aには、1層分の画像のうちの領域S1に投影される分割画像の画像データが出力され、プロジェクタ16bには、1層分の画像のうちの領域S2に投影される分割画像の画像データが出力され、プロジェクタ16cには、1層分の画像のうちの領域S3に投影される分割画像の画像データが出力され、プロジェクタ16dには、1層分の画像のうちの領域S4に投影される分割画像の画像データが出力される。   More specifically, the image data of the divided image projected on the area S1 in the image for one layer is output to the projector 16a, and the image data is projected on the area S2 in the image for one layer. The image data of the divided image is output, the image data of the divided image projected onto the region S3 in the image of one layer is output to the projector 16c, and the image of the image of one layer is output to the projector 16d. The image data of the divided image projected on the area S4 is output.

なお、こうした分割画像の画像データは、複数の層の画像の各層毎に、各層を表す画像データとしてマイクロコンピューター20に予め記憶されている。   Note that such image data of the divided image is stored in advance in the microcomputer 20 as image data representing each layer for each layer of the images of the plurality of layers.

そして、プロジェクタ16から画像投影面Sに1層分の画像が投影されて、造形物保持部18の下面18aに当該画像に基づく硬化層が形成される。   Then, an image for one layer is projected from the projector 16 onto the image projection surface S, and a hardened layer based on the image is formed on the lower surface 18 a of the shaped article holding unit 18.

その後、マイクロコンピューター20により所定の液層厚さ分だけ造形物保持部18を上昇し、マイクロコンピューター20から当該硬化層の次の層の画像データがプロジェクタ16に出力され、プロジェクタ16から当該硬化層の次の層の画像データに基づく画像が画像投影面Sに投影される。   Thereafter, the molded object holding unit 18 is raised by the microcomputer 20 by a predetermined liquid layer thickness, and the image data of the next layer of the cured layer is output from the microcomputer 20 to the projector 16, and the cured layer from the projector 16. An image based on the image data of the next layer is projected onto the image projection plane S.

こうした動作を順次繰り返し行うことにより、硬化層の下方側に新たな硬化層を形成して、三次元造形物を形成する。
By sequentially repeating these operations, a new cured layer is formed on the lower side of the cured layer to form a three-dimensional structure.

ここで、三次元造形装置10においては、画像投影面Sに1層分の画像を投影するプロジェクタ16として、4台のプロジェクタ16a、16b、16c、16dを用いるようにし、この4台のプロジェクタ16a、16b、16c、16dからそれぞれ異なる領域に投影される画像により画像投影面に1層分の画像データを投影するようにした。   Here, in the three-dimensional modeling apparatus 10, four projectors 16a, 16b, 16c, and 16d are used as the projector 16 that projects an image for one layer on the image projection surface S, and the four projectors 16a. , 16b, 16c, and 16d, the image data for one layer is projected onto the image projection plane by the images projected onto different regions.

このため、三次元造形装置10においては、1つのプロジェクタから画像投影面に1層分の画像を投影するようにした従来の技術による三次元造形装置と比較して、造形精度を高くすることができる。   For this reason, in the three-dimensional modeling apparatus 10, the modeling accuracy can be increased as compared with the three-dimensional modeling apparatus according to the conventional technique in which an image for one layer is projected from one projector onto the image projection surface. it can.

即ち、例えば、従来の技術による三次元造形装置により画像投影面Sに1層分の画像を投影したときに、プロジェクタの1ピクセルが画像投影面Sにおいて1mmであったとすると(図4(a)を参照する。)、プロジェクタ16a、16b、16c、16dとして従来の技術による三次元造形装置と同様のプロジェクタを用いた三次元造形装置10では、画像投影面Sに同じサイズの1層分の画像を投影するときには、1ピクセルが画像投影面において0.5mmとなる(図4(b)を参照する。)。   That is, for example, when an image for one layer is projected onto the image projection plane S by a conventional three-dimensional modeling apparatus, one pixel of the projector is 1 mm on the image projection plane S (FIG. 4A). In the three-dimensional modeling apparatus 10 using the same projector as the conventional three-dimensional modeling apparatus as the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d, an image of one layer of the same size on the image projection surface S 1 pixel is 0.5 mm on the image projection plane (see FIG. 4B).

つまり、本発明による三次元造形装置10においては、従来の技術による三次元造形装置におけるプロジェクタと同じプロジェクタを用いて、従来の技術による三次元造形装置の2倍の造形精度を得ることができることとなる。   That is, in the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present invention, it is possible to obtain a modeling accuracy twice as high as that of the conventional three-dimensional modeling apparatus using the same projector as the projector in the conventional three-dimensional modeling apparatus. Become.

したがって、三次元造形装置10によれば、高価な高解像度のプロジェクタを用いることなく、安価なプロジェクタを用いて高い造形精度の三次元造形物を作製することが可能となる。
Therefore, according to the three-dimensional modeling apparatus 10, it is possible to produce a three-dimensional modeled object with high modeling accuracy using an inexpensive projector without using an expensive high-resolution projector.

また、三次元造形装置10においては、画像投影面に投影した1層分の画像に対する光量が多くなる。   Moreover, in the three-dimensional modeling apparatus 10, the light quantity with respect to the image for one layer projected on the image projection surface increases.

このため、三次元造形装置10によれば、従来の技術による三次元造形装置と比較して、より短時間で三次元造形物を作製することができることとなる。
For this reason, according to the three-dimensional modeling apparatus 10, compared with the three-dimensional modeling apparatus by the prior art, a three-dimensional modeling thing can be produced in a shorter time.

ここで、従来の技術による三次元造形装置においては、より大きな三次元造形物を作製する際には、画像投影面のより広い範囲にプロジェクタからの画像を投影しなければならないため、プロジェクタと画像投影面との距離を調整して、画像投影面に投影される画像のサイズを大きくしていた。   Here, in the three-dimensional modeling apparatus according to the conventional technology, when producing a larger three-dimensional modeled object, an image from the projector must be projected on a wider range of the image projection surface. The size of the image projected on the image projection plane is increased by adjusting the distance to the projection plane.

具体的には、所定のサイズの2倍のサイズの三次元造形物を作製する場合には、投影画像面とプロジェクタとの距離を調整して、所定のサイズの三次元造形物を作製する際に画像投影面に投影されていた画像の2倍の大きさの画像を画像投影面に投影する。   Specifically, when producing a three-dimensional structure that is twice the predetermined size, the distance between the projection image plane and the projector is adjusted to produce a three-dimensional structure of a predetermined size. Then, an image twice as large as the image projected on the image projection plane is projected onto the image projection plane.

このため、所定のサイズの三次元造形物を作製する際の画像では、例えば、プロジェクタの1ピクセルが画像投影面では1mmであったとすると(図4(a)を参照する。)、所定のサイズの2倍のサイズの三次元造形物を作製する際の画像では、プロジェクタの1ピクセルが画像投影面では2mmとなってしまう(図4(c)を参照する。)。   For this reason, in an image when a three-dimensional structure having a predetermined size is produced, for example, if one pixel of the projector is 1 mm on the image projection plane (see FIG. 4A), the predetermined size is used. In an image when producing a three-dimensional structure having a size twice as large as 1 mm, one pixel of the projector is 2 mm on the image projection surface (see FIG. 4C).

これに対して、本発明による三次元造形装置10においては、4台のプロジェクタ16a、16b、16c、16dにより画像投影面Sに画像を投影するため、上記所定のサイズの2倍のサイズの三次元造形物を作製する際の画像では、プロジェクタの1ピクセルが画像投影面では1mmのままとすることができる(図4(d)を参照する。)。
On the other hand, in the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present invention, an image is projected onto the image projection surface S by the four projectors 16a, 16b, 16c, and 16d. In the image when the original model is produced, one pixel of the projector can remain 1 mm on the image projection surface (see FIG. 4D).

なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(4)に示すように変形するようにしてもよい。   The embodiment described above may be modified as shown in the following (1) to (4).

(1)上記した実施の形態においては、プロジェクタ16として、4台のプロジェクタ16a、16b、16c、16dを設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、プロジェクタの個数としては、画像投影面Sに投影する画像の大きさ、および三次元造形物の造形精度に応じて2台、3台あるいは5台以上のプロジェクタを用いるようにしてもよい。   (1) In the above-described embodiment, four projectors 16a, 16b, 16c, and 16d are provided as the projector 16. However, the number of projectors is not limited to this. May use two, three, or five or more projectors depending on the size of the image projected on the image projection surface S and the modeling accuracy of the three-dimensional model.

これにより、本発明による三次元造形装置10においては、作製する三次元造形物の形状に合わせて、より精度の高い三次元造形物を作製することができる。   Thereby, in the three-dimensional modeling apparatus 10 by this invention, according to the shape of the three-dimensional modeling object to produce, a more accurate three-dimensional modeling thing can be produced.

(2)上記した実施の形態においては、プロジェクタ16は、容器12の底面12aと容器12に貯留された光硬化性樹脂の界面たる画像投影面Sに直接画像を投影するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ミラーを介して画像投影面に画像を投影するようにしてもよい。   (2) In the above-described embodiment, the projector 16 projects an image directly on the image projection surface S which is the interface between the bottom surface 12a of the container 12 and the photocurable resin stored in the container 12, but this Of course, the image is not limited to this, and an image may be projected onto the image projection plane via a mirror.

(3)上記した実施の形態においては、特に記載していなかったが、プロジェクタ16a、16b、16c、16dは、画像投影面Sに投影する画像の大きさに応じて作業者が適宜設置位置を決定するようにしてもよいし、マイクロコンピューター20により入力された画像データから、画像の大きさに応じて設置位置を変更する機構を設けるようにしてもよい。   (3) Although not specifically described in the above-described embodiment, the projectors 16a, 16b, 16c, and 16d have the operator appropriately set the installation position according to the size of the image projected on the image projection surface S. Alternatively, a mechanism for changing the installation position according to the size of the image from the image data input by the microcomputer 20 may be provided.

(4)上記した実施の形態ならびに上記した(1)乃至(3)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。   (4) You may make it combine suitably the embodiment shown above and the modification shown in said (1) thru | or (3).

本発明は、吊り上げ積層構造方式の三次元造形装置に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a three-dimensional modeling apparatus of a lifted laminated structure method.

10 三次元造形装置、12 容器、16 プロジェクタ、18 造形物保持部、20 マイクロコンピューター、22 ベース部材、24 立設部材   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 3D modeling apparatus, 12 container, 16 projector, 18 modeling object holding part, 20 microcomputer, 22 base member, 24 standing member

Claims (2)

液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器の底面部に位置する該光硬化性樹脂との界面たる画像投影面に対して画像を投影し、前記容器内に配置された三次元造形物の土台となる造形物保持手段の下面に所定の液層厚さ分だけの硬化層を形成した後に、該所定の液層厚さ分だけ造形物保持手段を上昇させて前記画像投影面に対して画像を投影して新たな硬化層を形成する動作を順次繰り返し行うことにより、該光硬化性樹脂の硬化層を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置において、
それぞれ前記画像投影面の異なる領域に同じタイミングで画像を投影することで、前記画像投影面に対して所定の画像を投影する複数の画像投影手段を有する
ことを特徴とする三次元造形装置。
An image is projected onto an image projection surface that is an interface with the photocurable resin located on the bottom surface of a container that stores the photocurable resin in a liquid state, and a base of a three-dimensional structure that is disposed in the container After forming a hardened layer of a predetermined liquid layer thickness on the lower surface of the modeled object holding unit, the modeled model holding unit is raised by the predetermined liquid layer thickness and an image is projected on the image projection surface. In the three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional structure by laminating the cured layer of the photocurable resin by sequentially repeating the operation of projecting and forming a new cured layer,
A three-dimensional modeling apparatus, comprising: a plurality of image projecting units that project a predetermined image onto the image projection plane by projecting images onto different areas of the image projection plane at the same timing.
液体状態の光硬化性樹脂を貯留する容器の底面部に位置する該光硬化性樹脂との界面たる画像投影面に対して画像を投影し、前記容器内に配置された三次元造形物の土台となる造形物保持手段の下面に所定の液層厚さ分だけの硬化層を形成した後に、該所定の液層厚さ分だけ造形物保持手段を上昇させて前記画像投影面に対して画像を投影して新たな硬化層を形成する動作を順次繰り返し行うことにより、該光硬化性樹脂の硬化層を積層して三次元造形物を作製する三次元造形装置における三次元造形方法において、
前記画像投影面に投影される画像は、複数の画像投影手段によって同じタイミングで前記画像投影面のそれぞれ異なる領域に対して投影された複数の画像により形成される
ことを特徴とする三次元造形方法。
An image is projected onto an image projection surface that is an interface with the photocurable resin located on the bottom surface of a container that stores the photocurable resin in a liquid state, and a base of a three-dimensional structure that is disposed in the container After forming a hardened layer of a predetermined liquid layer thickness on the lower surface of the modeled object holding unit, the modeled model holding unit is raised by the predetermined liquid layer thickness and an image is projected on the image projection surface. In the three-dimensional modeling method in the three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional structure by laminating the cured layer of the photocurable resin by sequentially repeating the operation of forming a new cured layer by projecting
The image projected on the image projection plane is formed by a plurality of images projected on different areas of the image projection plane at the same timing by a plurality of image projection means. .
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