JP5806773B1 - Stereolithography equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】立体オブジェクトを精度良く造形する光造形装置を提供する。【解決手段】３Ｄプリンタ１０は、上面に樹脂が塗布される透光性のシート１、シート１の下面側から樹脂（樹脂層１２）に光ＩＬを照射する光源２（プローブ）、立体オブジェクト２０をその下端をシート１の上面に向けて保持して、その上面に対して近接及び離間する保持部３、及び立体オブジェクト２０の下端に当接し、シート１の上面に対して平行に移動するスキージ５を含んで構成される。それにより、保持部３をシート１の上面から離間し、保持部３が保持する立体オブジェクト２０の下端にスキージ５を当接し、そのスキージ５をシート１の上面に対して平行に移動することで、立体オブジェクト２０の下端から余剰する樹脂を削ぎ落として、その下端をシート１の上面に対して平行且つ平坦に成形することが可能となる。【選択図】図１An optical modeling apparatus that accurately models a three-dimensional object is provided. A 3D printer 10 includes a translucent sheet 1 on which resin is applied on an upper surface, a light source 2 (probe) that irradiates the resin (resin layer 12) with light IL from the lower surface side of the sheet 1, and a three-dimensional object 20 The squeegee that holds the lower end of the sheet 1 toward the upper surface of the sheet 1, abuts the holding unit 3 that is close to and away from the upper surface, and the lower end of the three-dimensional object 20 and moves parallel to the upper surface of the sheet 1. 5 is comprised. Accordingly, the holding unit 3 is separated from the upper surface of the sheet 1, the squeegee 5 is brought into contact with the lower end of the three-dimensional object 20 held by the holding unit 3, and the squeegee 5 is moved in parallel with the upper surface of the sheet 1. Then, surplus resin is scraped off from the lower end of the three-dimensional object 20, and the lower end thereof can be formed parallel and flat with respect to the upper surface of the sheet 1. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、光硬化樹脂に光を照射して立体オブジェクトを造形する光造形装置に関する。 The present invention relates to an optical modeling apparatus for modeling a three-dimensional object by irradiating light to a photocurable resin.
三次元ＣＡＤデータに基づいて立体オブジェクトを造形する光造形装置（所謂、３Ｄプリンタ）が、製造業を中心に医療、教育、さらには先端研究の分野で広く普及している。 An optical modeling apparatus (so-called 3D printer) that models a three-dimensional object based on three-dimensional CAD data is widely used in the fields of medical care, education, and advanced research mainly in the manufacturing industry.
３Ｄプリンタは、例えば光造形法により、すなわち液状の光硬化樹脂（樹脂）を５００μｍ程度の厚さの層状に広げ、その樹脂（樹脂層）に紫外線等の光を照射して硬化させることで立体オブジェクトの断面層を造形し、これを積み重ねることで立体オブジェクトを造形する。ここで、樹脂層は、スキージを用いて、すなわちスキージの先端をその表面に当接し、一方向に移動して表面に余剰する樹脂を掻き取ることで、表面（断面層の境界）が平面となる。しかし、スキージを逆方向に移動する際にスキージに付着した樹脂が樹脂層に戻ることで、樹脂層の表面に凹凸が生じ、立体オブジェクトの造形精度が劣化するという問題がある。 A 3D printer is formed by, for example, stereolithography, that is, by spreading a liquid photo-curing resin (resin) into a layer having a thickness of about 500 μm, and irradiating the resin (resin layer) with light such as ultraviolet rays and curing it. A cross-sectional layer of the object is formed, and a solid object is formed by stacking these layers. Here, the resin layer uses a squeegee, that is, the tip of the squeegee is brought into contact with the surface, moves in one direction, and scrapes off the surplus resin on the surface, so that the surface (boundary of the cross-sectional layer) is flat. Become. However, when the resin attached to the squeegee returns to the resin layer when moving the squeegee in the reverse direction, there is a problem that the surface of the resin layer is uneven and the modeling accuracy of the three-dimensional object is deteriorated.
上記の問題に対し、例えば特許文献１には、樹脂層から離間して、その表面に等しい高さの平面部を設け、その平面部上をスキージを移動することで付着した樹脂を平面部上に付着して除去し、それからスキージを用いて樹脂層の表面を平坦に広げる構成の３Ｄプリンタが開示されている。また、例えば特許文献２には、樹脂層から離間して除去装置を配置し、スキージを樹脂層を超えて往復移動させ、スキージがその移動の向きを変える際に除去装置を用いて付着した樹脂を除去する構成の３Ｄプリンタが開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 provides a flat portion having a height equal to the surface of the resin layer, and the resin adhering to the flat portion by moving a squeegee on the flat portion. A 3D printer having a structure in which the surface of the resin layer is flattened using a squeegee is then disclosed. In addition, for example, in Patent Document 2, a removing device is arranged apart from the resin layer, the squeegee is moved back and forth beyond the resin layer, and the resin attached using the removing device when the squeegee changes the movement direction. A 3D printer configured to eliminate the above is disclosed.
本発明は、立体オブジェクトを精度良く造形する光造形装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an optical modeling apparatus that accurately models a three-dimensional object.
本発明の光造形装置は、光硬化樹脂に光を照射して立体オブジェクトを造形する光造形装置であって、上面に光硬化樹脂が塗布される透光性のシートと、シートの下面側から光硬化樹脂に光を照射するプローブと、立体オブジェクトをその立体オブジェクトの下端をシートの上面に向けて保持して、その上面に対して近接及び離間する保持部と、立体オブジェクトの下端に当接し、シートの上面に対して平行に移動するスキージと、を備えることを特徴とする。 The optical modeling apparatus of the present invention is an optical modeling apparatus for modeling a three-dimensional object by irradiating light to a photocurable resin, and a translucent sheet on which the photocurable resin is applied on the upper surface, and a lower surface side of the sheet A probe that irradiates light to the photo-curing resin, a three-dimensional object that holds the lower end of the three-dimensional object toward the upper surface of the sheet, a contact portion that is close to and away from the upper surface, and a lower end of the three-dimensional object And a squeegee that moves parallel to the upper surface of the sheet.
これによれば、保持部をシートの上面から離間し、保持部が保持する立体オブジェクトの下端にスキージを当接し、そのスキージをシートの上面に対して平行に移動することで、立体オブジェクトの下端から余剰する光硬化樹脂を削ぎ落として、その下端をシートの上面に対して平行且つ平坦に成形することが可能となる。 According to this, the lower part of the three-dimensional object can be obtained by moving the squeegee parallel to the upper surface of the sheet by separating the holding unit from the upper surface of the sheet, abutting the squeegee on the lower end of the three-dimensional object held by the holding unit. It is possible to scrape off the excess photo-curing resin and form the lower end thereof in parallel and flat with the upper surface of the sheet.
本発明の光造形装置は、スキージは、立体オブジェクトの下端に下方から当接することを特徴とする。 The stereolithography apparatus of the present invention is characterized in that the squeegee abuts the lower end of the three-dimensional object from below.
これによれば、立体オブジェクトの下端から削ぎ落とした光硬化樹脂は落下する為、立体オブジェクトに戻ることなく、その下端を平坦に成形することが可能となる。 According to this, since the photocurable resin scraped off from the lower end of the three-dimensional object falls, the lower end of the three-dimensional object can be formed flat without returning to the three-dimensional object.
本発明の光造形装置は、スキージと一体に設けられ、シートの上面に光硬化樹脂を塗布するノズルをさらに備えることを特徴とする。 The optical modeling apparatus of the present invention is characterized by further including a nozzle that is provided integrally with the squeegee and that applies a photo-curing resin to the upper surface of the sheet.
これによれば、スキージを一方向に移動することで立体オブジェクトの下端を平坦に成形し、これに続いてスキージを逆方向に移動して、スキージに固定されたノズルによりシートの上面に光硬化樹脂を塗布することで、効率良く立体オブジェクトを造形することが可能となる。 According to this, the lower end of the three-dimensional object is formed flat by moving the squeegee in one direction, and then the squeegee is moved in the opposite direction, and light curing is performed on the upper surface of the sheet by the nozzle fixed to the squeegee. By applying the resin, it becomes possible to form a three-dimensional object efficiently.
本発明の光造形装置は、シート、プローブ、保持部及びスキージを収容する箱体を備え、箱体底面の保持部の直下に着脱可能なトレイをさらに備えることを特徴とする。 The stereolithography apparatus of the present invention includes a box that accommodates a sheet, a probe, a holding unit, and a squeegee, and further includes a detachable tray immediately below the holding unit on the bottom surface of the box.
これによれば、スキージによって削ぎ落とされた樹脂片がトレイに落下する。トレイを取り外して清掃することで、残存する樹脂片による汚れをなくすことが可能となる。 According to this, the resin piece scraped off by the squeegee falls on the tray. By removing the tray and cleaning it, it becomes possible to eliminate contamination by the remaining resin pieces.
本発明の光造形方法は、光硬化樹脂に光を照射して立体オブジェクトを造形する光造形方法であって、立体オブジェクトを透光性のシートの上面に近接して、立体オブジェクトの下端をシートの上面に塗布された光硬化樹脂に接触することと、シートの下面側から光硬化樹脂に光を照射することと、立体オブジェクトをシートの上面から離間し、立体オブジェクトの下端にスキージを当接し、そのスキージをシートの上面に対して平行に移動することと、を含むことを特徴とする。 The stereolithography method of the present invention is a stereolithography method for modeling a three-dimensional object by irradiating light to a photocurable resin, the solid object being brought close to the upper surface of a translucent sheet, and the lower end of the three-dimensional object being a sheet Contacting the light curable resin applied to the upper surface of the sheet, irradiating the light curable resin with light from the lower surface side of the sheet, separating the three-dimensional object from the upper surface of the sheet, and contacting the squeegee to the lower end of the three-dimensional object And moving the squeegee in parallel with the upper surface of the sheet.
これによれば、立体オブジェクトの下端にスキージを当接し、そのスキージをシートの上面に対して平行に移動することで、立体オブジェクトの下端から余剰する光硬化樹脂を削ぎ落として、その下端をシートの上面に対して平行且つ平坦に成形することが可能となる。 According to this, the squeegee is brought into contact with the lower end of the three-dimensional object, and the squeegee is moved in parallel with the upper surface of the sheet, so that the excess photo-curing resin is scraped off from the lower end of the three-dimensional object, and the lower end is seated on the sheet. It becomes possible to mold in parallel and flat with respect to the upper surface.
本発明の光造形方法は、移動することでは、スキージを立体オブジェクトの下端に下方から当接することを特徴とする。 The stereolithography method of the present invention is characterized in that the squeegee is brought into contact with the lower end of the three-dimensional object from below by moving.
これによれば、立体オブジェクトの下端から削ぎ落とした光硬化樹脂は落下する為、立体オブジェクトに戻ることなく、その下端を平坦に成形することが可能となる。 According to this, since the photocurable resin scraped off from the lower end of the three-dimensional object falls, the lower end of the three-dimensional object can be formed flat without returning to the three-dimensional object.
本発明の光造形方法は、スキージを一方向に移動し、移動することの後に、スキージを一方向の逆方向に移動するとともに、スキージに固定されたノズルによりシートの上面に光硬化樹脂を塗布することとさらに含むことを特徴とする。 The stereolithography method of the present invention moves the squeegee in one direction, and after moving the squeegee, moves the squeegee in the opposite direction of one direction and applies a photo-curing resin to the upper surface of the sheet by a nozzle fixed to the squeegee. And further including.
これによれば、スキージを一方向に移動することで立体オブジェクトの下端を平坦に成形し、これに続いてスキージを逆方向に移動して、スキージに固定されたノズルによりシートの上面に光硬化樹脂を塗布することで、効率良く立体オブジェクトを造形することが可能となる。 According to this, the lower end of the three-dimensional object is formed flat by moving the squeegee in one direction, and then the squeegee is moved in the opposite direction, and light curing is performed on the upper surface of the sheet by the nozzle fixed to the squeegee. By applying the resin, it becomes possible to form a three-dimensional object efficiently.
本発明の光造形方法は、光硬化樹脂は透光性であり、シートの上面に塗布された光硬化樹脂の下方からの光の透光率をｒとし、その光硬化樹脂を完全に硬化させるために必要な光量をｘとするとき、シートの下面側から照射される光量は、ｘより小さく、ｘ／（１＋ｒ）よりも大きいことを特徴とする。 In the stereolithography method of the present invention, the photo-curing resin is translucent, and the light transmissivity from below of the photo-curing resin applied to the upper surface of the sheet is r, and the photo-curing resin is completely cured. Therefore, when the amount of light necessary for this is x, the amount of light irradiated from the lower surface side of the sheet is smaller than x and larger than x / (1 + r).
これによれば、ある一層の光樹脂を硬化させる際に、上に隣接する層の光樹脂が完全に硬化しておらず、２層の接合によって変形が生じることがない。 According to this, when a certain one layer of photo resin is cured, the photo resin of the layer adjacent to the upper layer is not completely cured, and no deformation occurs due to the joining of the two layers.
本発明の光造形装置によれば、立体オブジェクトを精度良く造形することが可能となる。 According to the optical modeling apparatus of the present invention, it is possible to accurately model a three-dimensional object.
本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described.
図１に、一実施形態に係る３Ｄプリンタ１０の概略構成を示す。３Ｄプリンタ１０は、光造形法により立体オブジェクト２０を造形する３Ｄプリンタであり、一例として、シート１、光源２、保持部３、ノズル４、スキージ５、移動部６、制御装置７及びトレイ８を含んで構成される。なお、立体オブジェクトの基材となる光硬化樹脂（単に樹脂と呼ぶ）として、例えば紫外線を照射することで硬化する液体樹脂を使用する。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a 3D printer 10 according to an embodiment. The 3D printer 10 is a 3D printer that models the three-dimensional object 20 by an optical modeling method. As an example, the sheet 1, the light source 2, the holding unit 3, the nozzle 4, the squeegee 5, the moving unit 6, the control device 7, and the tray 8 are included. Consists of including. For example, a liquid resin that is cured by irradiating ultraviolet rays is used as a photo-curing resin (simply referred to as a resin) that serves as a base material for the three-dimensional object.
シート１は、ビニル等の透光性の素材から構成された部材である。後述するように、シート１の上面に樹脂が塗布される（樹脂層１２が設けられる）。シート１は、両端がローラ１ａに巻かれており、ローラ１ａが第１駆動装置（不図示）によってシートを引張する（図中、矢印ｅ１の方向）ことでシート１の上面が水平に保たれる。 The sheet 1 is a member made of a translucent material such as vinyl. As will be described later, a resin is applied to the upper surface of the sheet 1 (the resin layer 12 is provided). Sheet 1, both ends are wound on the roller 1a, the roller 1a is pulling the sheet by a first driving device (not shown) (in the figure, the direction of the arrow e 1) holding horizontally the upper surface of the sheet 1 by Be drunk.
光源２は、シート１の下方に配置される。光源２は、半導体レーザ等により紫外線（単に光と呼ぶ）ＩＬを発生し、プローブ（不図示）を介してシート１の下面からその上面の樹脂層１２に照射する。光ＩＬは、プローブ（不図示）に設けられたシャッタ（不図示）を開く（閉じる）ことで、出射する（止められる）。 The light source 2 is disposed below the sheet 1. The light source 2 generates ultraviolet rays (simply called light) IL by a semiconductor laser or the like and irradiates the resin layer 12 on the upper surface from the lower surface of the sheet 1 through a probe (not shown). The light IL is emitted (stopped) by opening (closing) a shutter (not shown) provided on a probe (not shown).
保持部３は、造形中の立体オブジェクト２０をその下端をシート１の上面に向けて保持して、第２駆動装置（不図示）によりシート１の上面に近接及び離間する方向（図中、矢印ｅ２の方向）に駆動される。 The holding unit 3 holds the three-dimensional object 20 being modeled with its lower end facing the upper surface of the sheet 1, and moves toward and away from the upper surface of the sheet 1 by a second driving device (not shown) (in the drawing, an arrow) driven to e 2 direction).
ノズル４は、液状の樹脂を吐出して、シート１の上面に塗布する。樹脂は、装置外から供給パイプを介して供給される。ノズル４は、後述する移動部６の上面に、その先端を下方に向けて固定されている。移動部６には樹脂を保持するタンクが設けられ、タンクからノズル４に向けてパイプ（不図示）を介して樹脂が送られる。 The nozzle 4 discharges a liquid resin and applies it to the upper surface of the sheet 1. The resin is supplied from outside the apparatus through a supply pipe. The nozzle 4 is fixed to the upper surface of the moving unit 6 described later with its tip directed downward. The moving unit 6 is provided with a tank for holding the resin, and the resin is sent from the tank toward the nozzle 4 through a pipe (not shown).
スキージ５は、後述する移動部６の上面に上方に先端を向けて固定された板状部材である。スキージ５は、保持部３が保持する立体オブジェクト２０の下端に下方から当接し、シート１の上面に平行な方向に移動することで（例えば、図３参照）、その下端から余剰する樹脂を削ぎ落とし、立体オブジェクト２０の下端を平坦に成形する。 The squeegee 5 is a plate-like member that is fixed to the upper surface of the moving unit 6 described later with the tip directed upward. The squeegee 5 abuts the lower end of the three-dimensional object 20 held by the holding unit 3 from below and moves in a direction parallel to the upper surface of the sheet 1 (see, for example, FIG. 3), thereby scraping off excess resin from the lower end. Drop and shape the lower end of the solid object 20 flat.
移動部６は、ノズル４及びスキージ５を保持して、シート１の上面に平行な方向（図中、矢印ｅ３の方向）に延設されたスライドレール（不図示）上を移動する。移動部６の移動により、それに保持されたノズル４及びスキージ５がシート１の上面又は保持部３に保持された立体オブジェクト２０に対して移動する。 Moving section 6 holds the nozzle 4 and the squeegee 5, (in the figure, the direction of the arrow e 3) in a direction parallel to the upper surface of the sheet 1 moves on a slide rail that extends (not shown). As the moving unit 6 moves, the nozzle 4 and the squeegee 5 held by the moving unit 6 move with respect to the upper surface of the sheet 1 or the three-dimensional object 20 held by the holding unit 3.
シート１は、移動部６の本体よりも上方にあるが、ノズル４及びスキージ５に対しては下方にあることが必要である。このため、図に示すように、シート１がノズル４及びスキージ５の下側に巻かれて移動部６を貫通（図中、左右方向）している。なお、シート１を図のように屈曲させずに平面状とし、ノズル４及びスキージ５を上方に設けてもよい。 The sheet 1 is above the main body of the moving unit 6, but needs to be below the nozzle 4 and the squeegee 5. For this reason, as shown in the figure, the sheet 1 is wound under the nozzle 4 and the squeegee 5 and penetrates the moving part 6 (in the left-right direction in the figure). Note that the sheet 1 may be flat without being bent as illustrated, and the nozzle 4 and the squeegee 5 may be provided above.
制御装置７は、一例としてコンピュータにより構成され、例えばその記憶装置に記憶された三次元ＣＡＤデータに従って３Ｄプリンタ１０の構成各部を統括制御する。特に、光源２のプローブ（不図示）のシャッタ（不図示）の開閉（すなわち光ＩＬの射出）、ローラ１ａを駆動する第１駆動装置（不図示）、保持部３を駆動する第２駆動装置（不図示）、ノズル４からの樹脂の吐出、及び移動部６の移動を制御する。 The control device 7 is configured by a computer as an example, and comprehensively controls each component of the 3D printer 10 according to, for example, three-dimensional CAD data stored in the storage device. In particular, a shutter (not shown) of a probe (not shown) of the light source 2 is opened and closed (that is, the light IL is emitted), a first driving device (not shown) that drives the roller 1a, and a second driving device that drives the holding unit 3. (Not shown), the ejection of the resin from the nozzle 4 and the movement of the moving unit 6 are controlled.
トレイ８は、光源２よりもさらに下方に置かれている。図に示した部材の全て（制御装置７を除く）が箱体（不図示）に収容されている。箱体は前面に扉を有し、開扉してトレイ８を取り出すことが可能である。（トレイ８は箱体の底面に単に置かれている。） The tray 8 is placed further below the light source 2. All of the members shown in the drawing (excluding the control device 7) are accommodated in a box (not shown). The box has a door on the front surface, and the tray 8 can be taken out by opening the door. (Tray 8 is simply placed on the bottom of the box.)
図２は、本実施形態に係る３Ｄプリンタの部材配置を示す平面図である。箱体９が保持部３よりも大きく、保持部３に保持された立体オブジェクト２０の下面から削ぎ落とされた樹脂片は、箱体９に落下する。（なお、樹脂片の一部はシート１に落下することもある。） FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of members of the 3D printer according to the present embodiment. Box 9 is greater than the holding portion 3, stripped fallen resin pieces from the lower surface of the solid object 20 held by the holding part 3, it falls into the box 9. (A part of the resin piece may fall on the sheet 1.)
３Ｄプリンタ１０による立体オブジェクト２０の造形手順について説明する。 A modeling procedure of the three-dimensional object 20 by the 3D printer 10 will be described.
図３に示すように、シート１の上面に樹脂が塗布され（樹脂層１２が設けられ）、シート１の上面のワーク領域（樹脂層１２が設けられる領域）から移動部６が待避し、保持部３は造形中の立体オブジェクト２０を保持してシート１の上面から上方に待避しているものとする。 As shown in FIG. 3, the resin is applied to the upper surface of the sheet 1 (the resin layer 12 is provided), and the moving unit 6 is retracted from the work area (the area where the resin layer 12 is provided) on the upper surface of the sheet 1 and held. It is assumed that the unit 3 holds the three-dimensional object 20 being modeled and retracts upward from the upper surface of the sheet 1.
図４に示すように、制御装置７は、第２駆動装置（不図示）を制御して保持部３を下方（矢印ｅ２の方向）に駆動し、保持部３が保持する立体オブジェクト２０をシート１の上面に近接して、その下端をシート１上に設けられた樹脂層１２に接触する。それにより、液状の樹脂層１２が造形中の立体オブジェクト２０の下端に付着する。 As shown in FIG. 4, the control device 7 controls the second driving device (not shown) to drive the holding unit 3 downward (in the direction of the arrow e 2 ), and the three-dimensional object 20 held by the holding unit 3. In proximity to the upper surface of the sheet 1, the lower end thereof is in contact with the resin layer 12 provided on the sheet 1. Thereby, the liquid resin layer 12 adheres to the lower end of the three-dimensional object 20 under modeling.
この状態において、制御装置７は、立体オブジェクトの三次元ＣＡＤデータ（から生成される断面データ）に基づいてプローブのシャッタを開閉して、光ＩＬをシート１の下面側からシート１を介してその上面上の樹脂層１２に照射する（樹脂層１２を走査する）。樹脂層１２のうちの光ＩＬが照射された部分は硬化を始め、立体オブジェクト２０の一断面層を形成して、造形中の立体オブジェクト２０に一体化する。 In this state, the control device 7 opens and closes the probe shutter based on the three-dimensional CAD data of the three-dimensional object (the cross-sectional data generated from the three-dimensional CAD data), and transmits the light IL from the lower surface side of the sheet 1 through the sheet 1. Irradiate the resin layer 12 on the upper surface (scan the resin layer 12). The portion of the resin layer 12 irradiated with the light IL begins to harden, forms one cross-sectional layer of the three-dimensional object 20, and is integrated with the three-dimensional object 20 being modeled.
次に、制御装置７は、図５に示すように、第２駆動装置（不図示）を制御して保持部３を上方（矢印ｅ２の方向）に駆動し、立体オブジェクト２０をシート１の上面から離間する。制御装置７は、移動部６を制御して、シート１と保持部３との間をシート１の上面に平行な方向（矢印ｅ３の方向）移動する。それにより、スキージ５の先端（上端）が立体オブジェクト２０の下端に当接し、その状態でスキージ５がシート１の上面に対して平行に移動することで、立体オブジェクト２０の下端から余剰する樹脂が削ぎ落とされる。なお、削ぎ落とした樹脂は（スキージを伝って）トレイ８に落下する。 Next, as shown in FIG. 5, the control device 7 controls the second drive device (not shown) to drive the holding unit 3 upward (in the direction of the arrow e <b> 2 ) to move the three-dimensional object 20 to the sheet 1. Separate from the top surface. The controller 7 controls the moving unit 6, (the direction of arrow e 3) sheet 1 and the holding portion 3 direction parallel between the upper surface of the sheet 1 to move. Thereby, the tip (upper end) of the squeegee 5 comes into contact with the lower end of the three-dimensional object 20, and the squeegee 5 moves in parallel with the upper surface of the sheet 1, so that excess resin from the lower end of the three-dimensional object 20 is obtained. It is scraped off. The resin scraped off falls on the tray 8 (via the squeegee).
移動部６（スキージ５）がワーク領域を超えると、制御装置７は、第２駆動装置（不図示）を制御して保持部３をさらに上方（図６中、矢印ｅ２の方向）に駆動し、立体オブジェクト２０をスキージ５から離間する（図６参照）。 When the moving section 6 (squeegee 5) exceeds the work area, the control device 7, (in FIG. 6, the direction of the arrow e 2) a second driving device (not shown) by controlling further upward retaining part 3 driven Then, the three-dimensional object 20 is separated from the squeegee 5 (see FIG. 6).
次に、制御装置７は、図６に示すように、移動部６を制御して、シート１と保持部３との間を先と逆方向に（図中、矢印ｅ３の方向）移動するとともに、移動部６に保持されたノズル４からシート１の上面に樹脂を吐出する。これにより、シート１上に、例えば厚み５００μｍの樹脂層１２が設けられる。移動部６を一方向に移動する際に、スキージ５を用いて立体オブジェクト２０の下端から余剰する樹脂を削ぎ落とし、これに続いて移動部６を逆方向に移動する際に、ノズル４によりシート１の上面に樹脂を吐出することで、効率良く立体オブジェクトを造形することができる。 Next, as shown in FIG. 6, the control device 7 controls the moving unit 6 to move between the sheet 1 and the holding unit 3 in the opposite direction (the direction of arrow e <b> 3 in the drawing). At the same time, the resin is discharged from the nozzle 4 held by the moving unit 6 onto the upper surface of the sheet 1. Thereby, the resin layer 12 having a thickness of, for example, 500 μm is provided on the sheet 1. When moving the moving unit 6 in one direction, the excess resin is scraped off from the lower end of the three-dimensional object 20 using the squeegee 5, and subsequently when the moving unit 6 is moved in the reverse direction, the sheet is discharged by the nozzle 4. By discharging the resin onto the upper surface of 1, the three-dimensional object can be efficiently modeled.
制御装置７は、さらに移動部６を制御して移動させる。これにより、移動部６が図３の位置に移動するとともに、保持部３の直下に移動部６のない位置に樹脂層１２が置かれる。（すなわち、図３の状態となる。） The control device 7 further controls and moves the moving unit 6. As a result, the moving part 6 moves to the position shown in FIG. 3 and the resin layer 12 is placed directly below the holding part 3 at a position where there is no moving part 6. (That is, the state shown in FIG. 3 is obtained.)
この際、樹脂層１２を保持部３の直下でなく、例えば図の左側に寄った箇所に形成してもよい。この場合においては、ローラ１ａを作動させて、形成された樹脂層１２を保持部３の直下に移動した（図３に示す状態を形成した）後に、立体オブジェクト２０と樹脂層１２を接触させ、光照射を行う。 At this time, the resin layer 12 may be formed at a location near the left side of the drawing, for example, not directly under the holding portion 3. In this case, the roller 1a is operated to move the formed resin layer 12 directly below the holding unit 3 (form the state shown in FIG. 3), and then the solid object 20 and the resin layer 12 are brought into contact with each other. Perform light irradiation.
上述の手順を繰り返すことで、立体オブジェクト２０の断面層を繰り返し造形し、これを積み重ねることで立体オブジェクト２０が造形される。 By repeating the above procedure, the cross-sectional layer of the three-dimensional object 20 is repeatedly formed, and the three-dimensional object 20 is formed by stacking these layers.
以上詳細に説明したように、本実施形態の３Ｄプリンタ１０によれば、上面に樹脂が塗布される透光性のシート１、シート１の下面側から樹脂（樹脂層１２）に光ＩＬを照射する光源２（プローブ）、立体オブジェクト２０をその下端をシート１の上面に向けて保持して、その上面に対して近接及び離間する保持部３、及び立体オブジェクト２０の下端に当接し、シート１の上面に対して平行に移動するスキージ５を含んで構成される。それにより、保持部３をシート１の上面から離間し、保持部３が保持する立体オブジェクト２０の下端にスキージ５を当接し、そのスキージ５をシート１の上面に対して平行に移動することで、立体オブジェクト２０の下端から余剰する樹脂を削ぎ落として、その下端をシート１の上面に対して平行且つ平坦に成形することが可能となる。 As described above in detail, according to the 3D printer 10 of the present embodiment, the translucent sheet 1 on which the resin is applied on the upper surface, and the light IL is applied to the resin (resin layer 12) from the lower surface side of the sheet 1. The light source 2 (probe) to be held, the lower end of the three-dimensional object 20 being held with the lower end facing the upper surface of the sheet 1, and the lower portion of the three-dimensional object 20 coming into contact with and away from the upper surface and the lower end of the three-dimensional object 20 The squeegee 5 is configured to move parallel to the upper surface. Accordingly, the holding unit 3 is separated from the upper surface of the sheet 1, the squeegee 5 is brought into contact with the lower end of the three-dimensional object 20 held by the holding unit 3, and the squeegee 5 is moved in parallel to the upper surface of the sheet 1. Then, surplus resin is scraped off from the lower end of the three-dimensional object 20, and the lower end thereof can be formed parallel and flat with respect to the upper surface of the sheet 1.
また、本実施形態の立体オブジェクトを造形する光造形方法によれば、立体オブジェクト２０を透光性のシート１の上面に近接して、立体オブジェクト２０の下端をシート１の上面に塗布された樹脂１２に接触し、シート１の下面側から樹脂１２に光ＩＬを照射し、立体オブジェクト２０をシート１の上面から離間し、立体オブジェクト２０の下端にスキージ５を当接し、そのスキージ５をシート１の上面に対して平行に移動する。それにより、立体オブジェクト２０の下端から余剰する樹脂１２を削ぎ落として、その下端をシート１の上面に対して平行且つ平坦に成形することが可能となる。また、削ぎ落とされた樹脂片をトレイ８によって回収することができる。 Further, according to the optical modeling method for modeling the three-dimensional object of the present embodiment, the resin in which the three-dimensional object 20 is brought close to the upper surface of the translucent sheet 1 and the lower end of the three-dimensional object 20 is applied to the upper surface of the sheet 1. 12, the resin 12 is irradiated with light IL from the lower surface side of the sheet 1, the three-dimensional object 20 is separated from the upper surface of the sheet 1, and the squeegee 5 is brought into contact with the lower end of the three-dimensional object 20. It moves in parallel to the upper surface. As a result, excess resin 12 is scraped off from the lower end of the three-dimensional object 20, and the lower end thereof can be formed parallel and flat with respect to the upper surface of the sheet 1. Further, the scraped resin pieces can be collected by the tray 8.
また、本実施形態の３Ｄプリンタ１０では、スキージ５は立体オブジェクト２０の下端に下方から当接し、その下端に余剰する樹脂を削ぎ落とす。それにより、削ぎ落とした樹脂は（スキージ５を伝って）落下する為、立体オブジェクト２０に戻ることなく、その下端を平坦に成形することが可能となる。その結果、立体オブジェクトを精度良く造形することが可能となる。 Further, in the 3D printer 10 of the present embodiment, the squeegee 5 contacts the lower end of the three-dimensional object 20 from below, and scrapes off the excess resin at the lower end. As a result, the scraped resin falls (through the squeegee 5), so that the lower end thereof can be formed flat without returning to the three-dimensional object 20. As a result, the three-dimensional object can be accurately modeled.
なお、一層の樹脂を硬化させる際の光ＩＬの照射量を、樹脂が完全には硬化しない少量としてもよい。ただし、樹脂が透光性を有し、直下層の樹脂を硬化させる際の光ＩＬの照射の際に直下層の樹脂を通った光ＩＬによって硬化するようにする、具体的には、光硬化樹脂の下方からの光の透光率をｒとし、光硬化樹脂を完全に硬化させるために必要な光量をｘとするとき、光ＩＬの照射量は、ｘより小さく、ｘ／（１＋ｒ）よりも大きいようにする。これにより、液状の樹脂層は完全には硬化していない層と接するため、隣接する層（完全には硬化していない層）の表面が平面状から歪んでいても、その影響による変形が小さくなる。また、光ＩＬの最初の照射と直下層の樹脂を通った光ＩＬの照射とを合わせて、樹脂を硬化させることができる。 Note that the irradiation amount of the light IL when curing one layer of resin may be a small amount that does not completely cure the resin. However, the resin has translucency, and is cured by the light IL that has passed through the resin immediately under the layer when the light IL is irradiated when the resin under the layer directly is cured. When the light transmittance from the bottom of the resin is r and the amount of light necessary to completely cure the photo-curing resin is x, the irradiation amount of the light IL is smaller than x and from x / (1 + r) Also make it bigger. As a result, since the liquid resin layer is in contact with the layer that is not completely cured, even if the surface of the adjacent layer (the layer that is not completely cured) is distorted from the planar shape, the deformation due to the influence is small. Become. Also, the resin can be cured by combining the initial irradiation of the light IL and the irradiation of the light IL through the resin immediately below.
本発明の光造形装置は、立体オブジェクトを精度良く造形するのに好適である。多くの造形物生産者による利用が考えられる。 The optical modeling apparatus of the present invention is suitable for accurately modeling a three-dimensional object. It can be used by many model producers.
１ シート
２ 光源
３ 保持部
４ ノズル
５ スキージ
６ 移動部
７ 制御装置
８ トレイ
９ 箱体
１０ ３Ｄプリンタ
１２ 樹脂層
２０ オブジェクト
ＩＬ 光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sheet 2 Light source 3 Holding part 4 Nozzle 5 Squeegee 6 Moving part 7 Control apparatus 8 Tray
9 Box 10 3D printer 12 Resin layer 20 Object IL Light
Claims (6)
上面に光硬化樹脂が塗布される透光性のシートと、
前記シートの下面側から前記光硬化樹脂に光を照射するプローブと、
前記立体オブジェクトを該立体オブジェクトの下端を前記シートの上面に向けて保持して、該上面に対して近接及び離間する保持部と、
前記立体オブジェクトの下端に当接し、前記シートの上面に対して平行に移動するスキージと、
前記スキージと一体に設けられ、前記シートの上面に光硬化樹脂を塗布するノズルとを備えることを特徴とする光造形装置。 An optical modeling apparatus for modeling a three-dimensional object by irradiating light to a photocurable resin,
A translucent sheet with a photo-curing resin applied to the upper surface;
A probe for irradiating light to the photocurable resin from the lower surface side of the sheet;
Holding the three-dimensional object with the lower end of the three-dimensional object facing the upper surface of the sheet, and a holding unit that approaches and separates from the upper surface;
A squeegee that contacts the lower end of the three-dimensional object and moves parallel to the upper surface of the sheet;
An optical modeling apparatus comprising: a nozzle that is provided integrally with the squeegee and that applies a photocurable resin to an upper surface of the sheet .
前記箱体の底面に着脱可能なトレイを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光造形装置。 A box that houses the seat, the probe, the holding portion, and the squeegee;
Characterized in that it comprises a tray detachably mountable to a bottom surface of the box body, the optical modeling apparatus according to claim 1 or 2.
立体オブジェクトを透光性のシートの上面に近接して、前記立体オブジェクトの下端を前記シートの上面に塗布された光硬化樹脂に接触することと、
前記シートの下面側から前記光硬化樹脂に光を照射することと、
前記立体オブジェクトを前記シートの上面から離間し、前記立体オブジェクトの下端にスキージを当接し、該スキージを前記シートの上面に対して平行に一方向に移動することと、
前記移動することの後に、前記スキージを前記一方向の逆方向に移動するとともに、前記スキージに固定されたノズルにより前記シートの上面に光硬化樹脂を塗布することと
を含むことを特徴とする光造形方法。 An optical modeling method for modeling a three-dimensional object by irradiating light to a photocurable resin,
Bringing the three-dimensional object close to the upper surface of the translucent sheet, and contacting the lower end of the three-dimensional object with the photo-curing resin applied to the upper surface of the sheet;
Irradiating the photocurable resin with light from the lower surface side of the sheet;
Separating the three-dimensional object from the upper surface of the sheet, contacting a squeegee to the lower end of the three-dimensional object, and moving the squeegee in one direction parallel to the upper surface of the sheet;
Moving the squeegee in the opposite direction of the one direction after the moving, and applying a photo-curing resin to the upper surface of the sheet by a nozzle fixed to the squeegee. A feature of stereolithography.
前記シートの上面に塗布された前記光硬化樹脂の下方からの光の透光率をｒとし、前記光硬化樹脂を完全に硬化させるために必要な光量をｘとするとき、前記シートの下面側から照射される光量は、ｘより小さく、ｘ／（１＋ｒ）よりも大きいことを特徴とする、請求項４又は５に記載の光造形方法。 The photocurable resin is translucent,
When the light transmittance from below of the photo-curing resin applied to the upper surface of the sheet is r and the amount of light necessary to completely cure the photo-curing resin is x, the lower surface side of the sheet The optical modeling method according to claim 4 , wherein the amount of light emitted from the light source is smaller than x and larger than x / (1 + r).
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