JPH06155589A

JPH06155589A - 光固化造形装置

Info

Publication number: JPH06155589A
Application number: JP4335250A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nakanishi; 秀明中西; Tadao Matsumoto; 忠雄松本; Shinji Nakajima; 伸治中島
Original assignee: SHIIMETSUTO KK; Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: SHIIMETSUTO KK; Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1994-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した掃引性能を維持して固化済み樹脂上
の液状樹脂を常に均一な厚さでかつ平滑に掃引できる掃
引部材を備えた光固化造形装置を提供する。【構成】液状樹脂７２の液面７０を掃引するために光
固化造形装置２に備えられた掃引装置５０の掃引具６４
は、柔軟性と撥液性とを備えたテフロンシートを湾曲形
状に折り返して形成されており、その湾曲形状部分が液
面７０にわずかに侵入する高さに設定されている。従っ
て、多数回の掃引を行っても一定の弾力性を失わず、最
初の形状を維持できるため、安定した掃引性能を保持で
き掃引後の液面７０の高さの再現性にも優れる。また、
湾曲形状のため液面７０に凹凸があっても滑らかに掃引
でき、かつ付着した液状樹脂７２が落下し易いため液状
樹脂７２が付着固化することによって掃引具６４に凹凸
が発生する問題も生じない。これによって、再現性良く
精度の高い三次元形状の造形を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液状の光固化性樹脂
に選択的に光線を照射して固化させることにより、三次
元の形状を造形する光固化造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状の光固化性樹脂（以下、「液状樹
脂」とも略する。）にレーザ光等の光線を照射してその
一部を固化させることによって、任意の三次元形状を造
形する光固化造形装置が開発・実用化されている。この
光固化造形装置は、ＣＡＤシステムで設計した機械部品
等をＣＡＤデータを用いて容易に実体化することがで
き、設計の確認および直接的な評価を行うことができ
る。さらに、近年の多品種少量生産の要請にも適合した
極めて有用な装置である。

【０００３】この光固化造形装置は液状樹脂を貯えるた
めの貯蔵槽を有しており、貯蔵槽内には、精密な上下動
が可能な昇降テーブルが設けられている。また、この貯
蔵槽の上方には、液状樹脂の表面の任意位置にレーザ光
等の光線を照射して固化させるための光源が備えられて
いる。さらに、貯蔵槽内には、液状樹脂の表面を掃引す
るための掃引具と、この掃引具を水平方向に移動させる
機構とが設けられている。そして、これらの光源，昇降
テーブル，掃引具の移動機構等は、光固化造形装置のコ
ントローラによって制御される。このコントローラの制
御によって、以下の(1) 〜(3) の制御手順が繰り返され
る。 (1) 光源を作動させて、造形希望形状の一断面に相当す
る領域の液面に、光照射を行う。 (2) 昇降テーブルを下降させて、光照射により固化した
樹脂部分を液状樹脂中に所定の深さだけ沈降させる。 (3) 掃引具の移動機構を作動させて、掃引具を液状樹脂
の表面に接触させた状態で水平方向に移動させて、液面
の掃引を行う。

【０００４】これによって、造形しようとする三次元形
状の各層の断面に相当する形状の固化済み樹脂が、昇降
テーブル上に順次積み重ねられる。このようにして、目
的とする三次元形状が、固化した樹脂によって形成され
る。ここで、前記掃引具は以下のような役割を果してい
る。すなわち、かかる光固化造形装置に用いられる液状
樹脂は一般に粘度が高く流動性が悪いため、一層分の厚
さに相当する分だけ昇降テーブルを沈めただけでは、液
状樹脂が固化済み樹脂の上方にスムースに流れ込まな
い。この結果、固化済み樹脂の上に液状樹脂がない部分
や厚さの異なる箇所が生じて、以降の樹脂固化が精度良
く行えなくなる。そこで、掃引具で液状樹脂の表面を掃
引することによって、液状樹脂の表面を平滑にして、固
化済み樹脂が液状樹脂によって均一な厚さで覆われるよ
うにする。これによって、各層ごとの樹脂固化を精度良
く行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光固化造形装置においては、掃引装置の掃引具としてブ
ラシや薄板を用いていた。このため、ブラシの場合に
は、液状樹脂がブラシの毛に付着して固化する結果、ブ
ラシが弾力性を失うとともに、凝集した毛が互いに固着
して隙間が生じてしまう。一方、薄板の場合には、板厚
があまり薄いと柔らかすぎて掃引効果がなく、また板厚
があまり厚いと液状樹脂内に深く侵入したときに、固化
済み樹脂に当接して破損してしまう等の問題点があっ
た。そこで本発明においては、固化済みの樹脂を破損す
る恐れもなく、液状樹脂を常に均一な厚さでかつ平滑に
掃引できる掃引具を備えた光固化造形装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、上記課題を解決するために、光照射によって固化す
る液体を貯蔵する貯蔵槽と、該貯蔵槽内で上下するテー
ブルと、前記貯蔵槽内の液面の任意位置を光照射する光
源と、前記液面を掃引する掃引具と、下記制御手順、す
なわち、(1) 前記光源によって造形希望形状の一断面に
相当する領域の液面に光照射し、(2) 前記テーブルを沈
降させ、(3) 前記掃引具で前記液面を掃引させるという
制御手順を繰り返すコントローラとを備えた光固化造形
装置において、前記掃引具が弾力性を有する板状部材を
湾曲形状に折り返して形成されており、その湾曲形状部
分が前記液面にわずかに侵入する高さに設定されている
ことを特徴とする光固化造形装置を創出した。

【０００７】

【作用】上記構成を備えた本発明の光固化造形装置にお
いては、液状の光固化性樹脂（液状樹脂）の表面を掃引
するための掃引具を備えている。この掃引具は、昇降テ
ーブルや固化済み樹脂の上に流入させた液状樹脂の表面
を掃引することにより平滑な液面とするためのものであ
り、弾力性を有する板状部材を湾曲形状に折り返して形
成されており、その湾曲形状部分が液状樹脂の液面にわ
ずかに侵入する高さに設定されている。このため、掃引
時に液状樹脂から受ける粘性抵抗によって後方に一定量
の撓みを生じつつ、液面を適度な圧力で掃引することが
できる。また、液状樹脂の液面に侵入する部分が湾曲形
状であることから、液面に凹凸がある場合でも滑らかに
掃引を行うことができる。さらに、掃引具に付着した液
状樹脂が落下し易く、液状樹脂の付着固化によって掃引
面に凹凸が発生する等の問題も生じない。

【０００８】以上のことから、この掃引具は多数回の掃
引を行っても一定の弾力性を失わず、また最初に設定さ
れた形状・寸法が維持されるため、安定した掃引性能を
長期間にわたって保持することができる。さらに、掃引
によって形成される液面の高さの再現性にも優れたもの
となる。このようにして、安定した掃引性能を維持して
固化済み樹脂上の液状樹脂を常に均一な厚さでかつ平滑
に掃引できる掃引具を有することによって、精度の高い
造形を行うことができる光固化造形装置となる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具現化した一実施例につい
て、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明に
係る光固化造形装置の一実施例の全体構成を示す斜視図
である。図１に示される光固化造形装置２は、液状樹脂
７２の満たされた容器８０、この容器８０内に沈められ
る昇降テーブル７８、昇降テーブル７８の昇降機構、液
状樹脂７２の上方に移動可能に設けられたレーザ光照射
ユニット２２、レーザ光照射ユニット２２の移動機構、
レーザ光照射ユニット２２にレーザ光を導入する光学系
１４〜２０、掃引装置５０とその移動機構、および紫外
線（以下「ＵＶ」とも略する）を発振するレーザ光源１
２を中心として構成されている。以下、各部の構成につ
いて、詳細に説明する。図１に示されるように、光固化
造形装置２は液状樹脂７２の満たされた容器８０を有
し、この容器８０内には昇降テーブル７８が上昇および
下降可能に設けられている。

【００１０】次に、この昇降テーブル７８を昇降させる
機構について説明する。昇降テーブル７８はテーブル枠
７６に取り付けられており、このテーブル枠７６の両端
には、一対のテーブル支持部材４２Ａ，４２Ｂがそれぞ
れ固定されている。テーブル支持部材４２Ａ，４２Ｂ
は、それぞれテーブル昇降用シャフト４４Ａ，４４Ｂに
嵌合しており、テーブル昇降用シャフト４４Ａ，４４Ｂ
が回転することによってテーブル支持部材４２Ａ，４２
Ｂが昇降するようになっている。さらに、テーブル昇降
用シャフト４４Ａ，４４Ｂは、容器８０の下方に回転可
能に支持されたドライブシャフト４６Ａ，４６Ｂにそれ
ぞれ連結されており、このドライブシャフト４６Ａ，４
６Ｂは、容器８０の下面に取り付けられたテーブル昇降
用モータ４８によって回転させられる。すなわち、テー
ブル昇降用モータ４８が回転すると、この回転がドライ
ブシャフト４６Ａ，４６Ｂによって伝達されてテーブル
昇降用シャフト４４Ａ，４４Ｂが回転する。この結果、
テーブル支持部材４２Ａ，４２Ｂが上昇または下降し
て、テーブル枠７６とともに昇降テーブル７８が上昇ま
たは下降する。

【００１１】なお、容器８０内のテーブル支持部材４２
Ａ，４２Ｂの近傍には、ステンレス製の筐体１００が設
置されている（テーブル支持部材４２Ｂの近傍のものは
図示省略）。この筐体１００は、容器８０の不要部分に
液状樹脂７２が入らないようにして、液状樹脂７２を節
約するためのものである。また、図１に示されるよう
に、容器８０に満たされた液状樹脂７２の上方には、レ
ーザ光照射ユニット２２が水平面内での二次元的な移動
と上下方向の移動が可能に設けられている。次に、この
レーザ光照射ユニット２２を移動させる機構について、
図１および図４を参照しつつ説明する。レーザ光照射ユ
ニット２２の移動機構は、Ｘ方向移動機構，Ｙ方向移動
機構，およびＺ方向移動機構によって構成されている。
Ｘ方向移動機構とＹ方向移動機構によって、レーザ光照
射ユニット２２は水平面内で二次元的に移動させられ
る。また、Ｚ方向移動機構によって、レーザ光照射ユニ
ット２２が上下方向に移動可能になっている。

【００１２】次に、Ｘ方向移動機構の構造について説明
する。図１に示されるように、容器８０に並んで設置さ
れたコントローラユニット７４の上には、図示しない支
持部材によって、回転シャフト３３が回転可能に支持さ
れている。この回転シャフト３３の一端にはＸ方向移動
用モータ３２の回転軸が取り付けられており、Ｘ方向移
動用モータ３２の回転に伴って回転シャフト３３が回転
する。さらに回転シャフト３３の両端には、一対の回転
ローラ３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ固定されており、これ
らの回転ローラ３４Ａ，３４Ｂは回転シャフト３３と一
体に回転する。これらの回転ローラ３４Ａ，３４Ｂと、
これらに対向して設けられた一対の従動ローラ３８Ａ，
３８Ｂとには、それぞれＸ方向駆動ベルト３６Ａ，３６
Ｂが掛けられている。従って、回転シャフト３３が回転
することによって、Ｘ方向駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂが
Ｘ方向に回転駆動される。さらに、図４に示されるよう
に、これら一対のＸ方向駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂの内
側には、一対のＸ方向レール９８Ａ，９８Ｂが設けられ
ている。これらのＸ方向レール９８Ａ，９８Ｂは、Ｘ方
向駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂと平行に、Ｘ方向に伸びて
架設されている。

【００１３】一方、図４に示されるように、Ｙ方向支持
部材３０の下面のＸ方向レール９８Ａ，９８Ｂと相対す
る位置には、一対のローラ支持部材９６Ａ，９６Ｂが固
定されている。このローラ支持部材９６Ａ，９６Ｂに
は、Ｘ方向移動用ローラ９７Ａ，９７Ｂが、それぞれ回
転可能に支持されている。これらの一対のＸ方向移動用
ローラ９７Ａ，９７Ｂが前記Ｘ方向レール９８Ａ，９８
Ｂの上に乗せられることによって、Ｙ方向支持部材３０
が液面７０の上方で支持されている。そして、Ｘ方向駆
動ベルト３６Ａ，３６Ｂが回転駆動されると、Ｘ方向移
動用ローラ９７Ａ，９７ＢがＸ方向レール９８Ａ，９８
Ｂの上を転がることによって、Ｙ方向支持部材３０がＸ
方向に移動する。すなわち、前記Ｘ方向駆動ベルト３６
Ａ，３６Ｂは、Ｙ方向支持部材３０をＸ方向に移動させ
る機能のみを受持ち、Ｙ方向支持部材３０とこれに付属
する部材の重量はＸ方向レール９８Ａ，９８Ｂによって
支えられている。

【００１４】図１に示されるように、前記Ｘ方向駆動ベ
ルト３６Ａ，３６Ｂの上には、Ｙ方向支持部材３０の両
端が固定されており、Ｙ方向支持部材３０の両端には回
転ローラ３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ取り付けられてい
る。回転ローラ３１Ａ，３１ＢにはＹ方向駆動ベルト２
８が掛けられており、回転ローラ３１Ａの近傍にはＹ方
向移動用モータ４０が設けられている。このＹ方向移動
用モータ４０が回転することにより、回転ローラ３１Ａ
が回転して、Ｙ方向駆動ベルト２８がＹ方向に回転駆動
される。このＹ方向駆動ベルト２８に対してＺ方向移動
機構２４が固定されている。従って、前記Ｙ方向移動用
モータ４０の回転によりＹ方向駆動ベルト２８が回転駆
動されることによって、Ｚ方向移動機構２４がＹ方向に
移動することになる。前記Ｚ方向移動機構２４の上端に
はＺ方向移動用モータ２６が設けられており、Ｚ方向移
動機構２４の下端にはレーザ光照射ユニット２２が固定
されている。このＺ方向移動用モータ２６が駆動される
ことによって、Ｚ方向移動機構２４によりレーザ光照射
ユニット２２が上下動する。

【００１５】さらに、図１に示されるように、本実施例
の光固化造形装置２においては、光固化性樹脂７２の固
化用の光源として、レーザ台１０の上に固定されたＵＶ
レーザ光源１２から出射されるＵＶレーザ光を用いてい
る。ＵＶレーザ光源１２から出射されたＵＶレーザ光
は、コリメータ１４によってビーム径が縮小された平行
光線となる。そして、フィルタ１６において余分な波長
の光がカットされた後に、光ファイバ入光用マニピュレ
ータ１８を介して、光ファイバ２０の一端に入光する。
この光ファイバ２０の他端は、前記レーザ光照射ユニッ
ト２２に接続されている。このようにして、ＵＶレーザ
光源１２から発振されたＵＶレーザ光は、レーザ光照射
ユニット２２から下方に向けて光線として出射され、液
状樹脂７２の液面７０に照射される。

【００１６】そして、前記Ｙ方向支持部材３０の下方に
は、液面７０を掃引するための掃引装置５０が設けられ
ている。次に、この掃引装置５０の構造について、図２
および図３を参照しつつ説明する。なお、図１において
は、掃引装置５０の掃引具６４の断面形状をわかり易く
するため、中央部分を切り欠いて図示している。図２は
掃引装置５０と移動機構を示す斜視図であり、図３は掃
引装置５０の使用状態を示す図である。図２に示される
ように、掃引装置５０は、後述する掃引具支持部材８２
に取り付けられる一対の取付け部材５２，５３を有して
おり、取付け部材５２，５３の下端には、一枚の取付け
板５４が取り付けられている。取付け板５４の両端には
一対の長孔５６，５７が穿設されており、これらの長孔
５６，５７内に、高さ調節ねじ５８，５９がそれぞれ貫
通している。さらに、これらの高さ調節ねじ５８，５９
が、取付け部材５２，５３にそれぞれ螺合されている。
この高さ調節ねじ５８，５９を締めつけることによっ
て、高さ調節ねじ５８，５９の頭部と取付け部材５２，
５３との間に、取付け板５４が挟持されて固定される。
従って、高さ調節ねじ５８，５９を弛めることによっ
て、長孔５６，５７に沿って取付け板５４をスライドさ
せることができる。

【００１７】このようにして取り付けられた取付け板５
４の下端に、掃引具６４が固定されている。この掃引具
６４は可撓性のあるテフロンシートからなる部材であ
り、図２および図３に示されるように、このテフロンシ
ートが湾曲形状に曲げられて折り返され、その両端を合
わせて固定されている。この掃引具６４は、押さえ板６
０によって押さえられており、この押さえ板６０は複数
本の固定ねじ６２によって、取付け板５４に螺合されて
いる。これらの複数本の固定ねじ６２が締めつけられる
ことによって、掃引具６４が押さえ板６０と取付け板５
４の間に挟持固定されている。かかる構造によって、掃
引具６４は、掃引の際に常に一定の抵抗力を液状樹脂７
２の液面７０に対して与えることができる。従って、図
２および図３に示されるように、掃引具６４を用いた掃
引によって得られる掃引面７０ｃが平滑になるととも
に、掃引面７０ｃの高さを常に一定にすることができ
る。また、掃引具６４が湾曲形状を有していることか
ら、液面７０に凹部７０ａや凸部７０ｂがある場合に
も、滑らかな掃引を行うことができる。

【００１８】次に、この掃引装置５０を水平方向に移動
させて掃引を行うための、掃引装置移動機構の構造につ
いて、図２および図４を参照しつつ説明する。図４に示
されるように、前記Ｙ方向支持部材３０の下面の二箇所
には、一対の電磁ソレノイド９２Ａ，９２Ｂが、各々ソ
レノイド取付部材９０Ａ，９０Ｂを介して取り付けられ
ている。さらに、その下方には、一対の電磁ソレノイド
９２Ａ，９２Ｂと対向する位置に、掃引具レール８８，
８９がＸ方向に架設されている。この掃引具レール８
８，８９は、前記Ｘ方向レール９８Ａ，９８Ｂと平行に
設けられている。そして、Ｙ方向に伸びた掃引具支持部
材８２が、これらの掃引具レール８８，８９の間に掛け
渡されている。この掃引具支持部材８２の両端には、一
対のローラ支持部材８４，８５が固定されている。この
ローラ支持部材８４，８５には、掃引具移動用ローラ８
４ａ，８５ａが、それぞれ回転可能に支持されている。
これらの一対の掃引具移動用ローラ８４ａ，８５ａが掃
引具レール８８，８９の上に乗せられることによって、
掃引具支持部材８２が液面７０の上方で支持されてい
る。この掃引具支持部材８２に、取付けねじ５２ａ，５
３ａによって、掃引装置５０の取付け部材５２，５３が
ねじ止めされる。

【００１９】一方、図２および図４に示されるように、
ローラ支持部材８４，８５の上面には、係合部材８６，
８７がそれぞれ固定されている。この係合部材８６，８
７には、貫通孔８６ａ，８７ａがそれぞれ設けられてお
り、これらの貫通孔８６ａ，８７ａは、前記電磁ソレノ
イド９２Ａ，９２Ｂのプランジャ９４Ａ，９４Ｂと各々
相対する位置にある。従って、後述するコントローラユ
ニット７４の制御により、電磁ソレノイド９２Ａ，９２
Ｂが励磁されると、プランジャ９４Ａ，９４Ｂが下方へ
突出して、係合部材８６，８７の貫通孔８６ａ，８７ａ
と嵌合する。この状態で、Ｙ方向支持部材３０がＸ方向
駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂの回転駆動によりＸ方向に移
動すると、掃引具支持部材８２もＸ方向に牽引される。
そして、掃引具移動用ローラ８４ａ，８５ａが掃引具レ
ール８８，８９の上を転がることによって、掃引具支持
部材８２もＹ方向支持部材３０とともにＸ方向に移動す
る。このようにして、掃引装置５０がＸ方向に水平移動
することにより、液状樹脂７２の液面７０が掃引具６４
の下端によって掃引される。

【００２０】さらに、図１に示される容器８０に並んで
設置されたコントローラユニット７４内には、前記ＵＶ
レーザ光源１２，昇降テーブル７８の昇降機構４２〜４
８，および電磁ソレノイド９２Ａ，９２Ｂを制御して作
動させるためのコントローラが設けられている。このコ
ントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）およびＲＡＭ，
ＲＯＭのメモリ装置を中心としてなるコンピュータシス
テムである。

【００２１】さて、以上のように構成された本実施例の
光固化造形装置２による光固化造形の手順について、図
１〜図４を参照して説明する。光固化造形を実施する前
提として、ＣＡＤシステム等を用いて設計された機械部
品等についての三次元形状のデータが、コンピュータシ
ステムによって上部から下部まで何層にも分割された層
状データに変換される。ここで、各層の厚さは、一回の
光線照射によって固化させることのできる液状樹脂７２
の厚さ以下とされている。まず、図１に示される昇降テ
ーブル７８がテーブル昇降機構４２〜４８の作動によっ
て昇降して、液状樹脂７２の液面７０から一層分の深さ
の位置まで移動する。すなわち、テーブル昇降用モータ
４８が回転して、ドライブシャフト４６Ａ，４６Ｂによ
ってテーブル昇降用シャフト４４Ａ，４４Ｂが回転す
る。この結果、テーブル支持部材４２Ａ，４２Ｂが容器
８０に対して上昇もしくは下降して、テーブル枠７６と
ともに昇降テーブル７８が昇降する。このようにして、
三次元形状の載置台となる昇降テーブル７８が、液状樹
脂７２中の液面７０から一層分の深さに沈められる。

【００２２】そして、掃引装置５０によって液状樹脂７
２中の液面７０が掃引される。すなわち、まずコントロ
ーラユニット７４の制御によって、図４に示される電磁
ソレノイド９２Ａ，９２Ｂが励磁され、プランジャ９４
Ａ，９４Ｂが下方へ突出して、係合部材８６，８７の貫
通孔８６ａ，８７ａと嵌合する。次に、図１のＸ方向移
動用モータ３２が回転して一対の回転ローラ３４Ａ，３
４Ｂが回転し、一対のＸ方向駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂ
が同時に回転駆動される。これによってＹ方向支持部材
３０がＸ方向に移動し、同時に図４の掃引具支持部材８
２もプランジャ９４Ａ，９４Ｂによって牽引されてＸ方
向に移動する。このようにして、掃引装置５０がＸ方向
に移動して、図２および図３に示されるように、掃引具
６４によって液状樹脂７２の液面７０の掃引が行われ
る。液面７０の掃引が終了すると、コントローラユニッ
ト７４の制御により電磁ソレノイド９２Ａ，９２Ｂの励
磁が解除され、プランジャ９４Ａ，９４Ｂが上昇して貫
通孔８６ａ，８７ａから抜け出る。

【００２３】ここで、掃引具６４の下端の位置は液状樹
脂７２の適当な深さに調節されており、図３に示される
ように、液状樹脂７２の粘性抵抗により掃引具６４Ａ，
６４Ｂが一定量の撓みを生ずる。これによって、液状樹
脂７２の液面７０が適度な圧力で掃引される。また、こ
の掃引の際にＹ方向支持部材３０が移動するのに伴っ
て、レーザ光照射ユニット２２もＸ方向に移動するが、
ＵＶレーザ光線が出射していないので、液状樹脂７２に
影響を与えることはない。

【００２４】さて、このようにして掃引され、平滑な表
面となった昇降テーブル７８上の一層分の液状樹脂７２
に対して、ＵＶレーザ光線が照射されて固化が実行され
る。すなわち、層状データのうち最下層のデータに基づ
いて、昇降テーブル７８上の一層分の液状樹脂７２の所
定領域に対して、ＵＶレーザ光線が照射される。まず、
コントローラユニット７４の制御によって、Ｘ方向移動
用モータ３２が回転して一対のＸ方向駆動ベルト３６
Ａ，３６Ｂが回転駆動される。これによってＹ方向支持
部材３０がＸ方向に移動するが、電磁ソレノイド９２
Ａ，９２Ｂは励磁されておらず、プランジャ９４Ａ，９
４Ｂが貫通孔８６ａ，８７ａに嵌合していないので、掃
引具支持部材８２が同時に動くことはない。続いて、Ｙ
方向移動用モータ４０が回転して、Ｚ方向移動機構２４
がＹ方向に移動する。このようにして、Ｚ方向移動機構
２４に固定されたレーザ光照射ユニット２２が水平面内
で移動して、液状樹脂７２の所定領域の上方に位置す
る。そして、Ｚ方向移動用モータ２６が駆動されること
によって、Ｚ方向移動機構２４によりレーザ光照射ユニ
ット２２が上下動する。これによって、液面７０に対す
るレーザ光照射ユニット２２の高さが調節される。

【００２５】次に、ＵＶレーザ光源１２からＵＶレーザ
光が発振されて、位置合わせされたレーザ光照射ユニッ
ト２２からＵＶレーザ光線が照射される。同時に、コン
トローラユニット７４の制御によりＸ方向移動用モータ
３２とＹ方向移動用モータ４０が回転して、レーザ光照
射ユニット２２が液面７０上を二次元的に走査される。
これにより、昇降テーブル７８上の一層分の液状樹脂７
２の所定領域に対してＵＶレーザ光線が照射され、固化
が行われる。このようにして、まず三次元形状の最下層
の形状に対応する固化済み樹脂部分Ｍ１が形成される。
続いて、同様にテーブル昇降機構４２〜４８が作動し
て、昇降テーブル７８がさらに一層分沈められる。次
に、上記と同様にして掃引装置５０による液面７０の掃
引が行われ、固化済み樹脂Ｍ１の上面が一層分の厚さの
液状樹脂７２で均一かつ平滑に覆われる。そして、層状
データのうち下から二層目のデータに基づいて、この一
層分の液状樹脂７２の所定領域にＵＶレーザ光線が照射
され、下から二層目の形状に対応する固化済み樹脂部分
Ｍ２が形成される。以下同様にして、光線照射による液
状樹指７２の固化と、昇降テーブル７８の下降とが、一
層ごとに繰り返される。このようにして、三次元形状Ｍ
の層状データに対応する各層の形状が最下層Ｍ１から最
上層まで連続的に積み重ねられて、目的とする三次元形
状Ｍが固化した樹脂によって形成される。

【００２６】なお本実施例においては、掃引具の材料と
してテフロン樹脂のシートを用いているが、他の有機高
分子材料を用いてもよく、弾力性のある金属板に樹脂を
被覆した部材を湾曲形状としたもの等でも構わない。ま
た本実施例では、レーザ光照射ユニット２２をＸ方向に
移動させるためのＸ方向駆動ベルト３６Ａ，３６Ｂを、
掃引装置５０をＸ方向に移動させる機構に兼用した構造
としているが、レーザ光照射ユニット２２用のＸ方向駆
動ベルトとは別に掃引装置５０専用のＸ方向駆動ベルト
を設けてもよい。さらに、本実施例においては、樹脂固
化用の光線を出射する光源として紫外線レーザ光源を用
いた場合について示したが、光固化性樹脂の固化条件を
満たせば、他の波長の光源やレーザ以外の光源を使用し
ても構わない。また、水平面内の二次元方向の移動機構
として、回転モータ，ローラ，ベルトからなる移動機構
を用いた例について説明したが、他の移動機構でも良い
ことは言うまでもない。光固化造形装置のその他の部分
の構造，形状，大きさ，材質，数，配置等についても、
上記の各実施例に限定されるものではない。

【００２７】さらに、本実施例ではテフロン樹脂のシー
トを湾曲させて両端で固定した構造の掃引具を用いたた
め、柔軟性と弾力性とが長期間にわたって失われずに、
安定した掃引性能を長期間維持できる。のみならず、テ
フロン樹脂は有機溶剤等に濡れにくい性質を有するた
め、掃引具に液状樹脂が付着しにくく、液状樹脂が付着
固化して掃引面に凹凸が発生する等の問題も生じない。

【００２８】

【発明の効果】本発明においては、液状の光固化性樹脂
の表面を掃引する掃引具として、弾力性を有する板状部
材を湾曲形状に折り返してなる掃引具を用いた光固化造
形装置を創出したために、安定した特性を有する掃引具
となり、固化樹脂上の液状樹脂を常に均一な厚さでかつ
平滑に掃引することができる。これによって、常に均一
な厚さの液状樹脂に対して光照射を行うことができ、精
度の高い造形を再現性良く行うことができる光固化造形
装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光固化造形装置の一実施例の全体
構成を示す斜視図である。

【図２】光固化造形装置の一実施例における掃引装置の
構造を示す斜視図である。

【図３】光固化造形装置の一実施例における掃引装置の
使用状態を示す図である。

【図４】光固化造形装置の一実施例における掃引装置の
移動機構を示す図である。

【符号の説明】

２光固化造形装置１２光源６４掃引具７０液面７２光照射によって固化する液体７４コントローラユニット７８テーブル８０液体の貯蔵槽

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】さらに、図１に示されるように、本実施例
の光固化造形装置２においては、光固化性樹脂７２の固
化用の光源として、レーザ台１０の上に固定されたＵＶ
レーザ光源１２から出射されるＵＶレーザ光を用いてい
る。ＵＶレーザ光源１２から出射されたＵＶレーザ光
は、フィルタモーター１４によって回転されるフィルタ
１６の一箇所を通過した後に、集光ユニット１８を介し
て、光ファイバの一端に入光する。この光ファイバ２０
の他端は、前記レーザ光照射ユニット２２に接続されて
いる。ここで、フィルタ１６はＵＶレーザ光の透過率が
位置によって変化する濃度変化フィルターである。後述
するようにレーザ光照射ユニット２２が走査される際
の、スタート時・停止時の速度変化に応じて、フィルタ
モーター１４によりフィルタ１６が回転して、集光ユニ
ット１８から入光するＵＶレーザ光の強度が調節され
る。このようにして、ＵＶレーザ光源１２から発振され
たＵＶレーザ光は、レーザ光照射ユニット２２から下方
に向けて光線として出射され、液状樹脂７２の液面７０
に照射される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島伸治神奈川県海老名市東柏ヶ谷四丁目６番32号東洋電機製造株式会社相模工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光照射によって固化する液体を貯蔵して
おく貯蔵槽と、該貯蔵槽内で上下するテーブルと、前記貯蔵槽内の液面の任意位置を光照射する光源と、前記液面を掃引する掃引具と、下記制御手順、すなわち、(1) 前記光源によって造形希
望形状の一断面に相当する領域の液面に光照射し、(2)
前記テーブルを沈降させ、(3) 前記掃引具で前記液面を
掃引させるという制御手順を繰り返すコントローラ、と
を備えた光固化造形装置において、前記掃引具が、弾力性を有する板状部材を湾曲形状に折
り返して形成されており、その湾曲形状部分が前記液面
にわずかに侵入する高さに設定されていることを特徴と
する光固化造形装置。