JPH06270267A - 光学的造形方法および光学的造形装置 - Google Patents
光学的造形方法および光学的造形装置Info
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- JPH06270267A JPH06270267A JP5061583A JP6158393A JPH06270267A JP H06270267 A JPH06270267 A JP H06270267A JP 5061583 A JP5061583 A JP 5061583A JP 6158393 A JP6158393 A JP 6158393A JP H06270267 A JPH06270267 A JP H06270267A
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/0072—Roughness, e.g. anti-slip
- B29K2995/0073—Roughness, e.g. anti-slip smooth
Abstract
(57)【要約】
【目的】光硬化性樹脂液槽に収容された光硬化性樹脂液
の液面位置を迅速に定位置に戻すことにより、造形時間
の短縮と造形精度の向上を図る。 【構成】光硬化性樹脂液槽１内に収容された光硬化性樹
脂液面３上に光線５を走査し、硬化した走査硬化層７を
エレベータ８上に順次積み上げて立体樹脂モデルを得る
光学的造形方法である。一つの等高断面層の造形を終了
してエレベータ８を下降させるに際し、光硬化性樹脂液
槽１からオーバーフロー槽１３に溢れ出る光硬化性樹脂
液２のオーバーフローを一時的に阻止し、ついで、オー
バーフローの阻止を解除したのち、次の等高断面層の造
形を行う。
の液面位置を迅速に定位置に戻すことにより、造形時間
の短縮と造形精度の向上を図る。 【構成】光硬化性樹脂液槽１内に収容された光硬化性樹
脂液面３上に光線５を走査し、硬化した走査硬化層７を
エレベータ８上に順次積み上げて立体樹脂モデルを得る
光学的造形方法である。一つの等高断面層の造形を終了
してエレベータ８を下降させるに際し、光硬化性樹脂液
槽１からオーバーフロー槽１３に溢れ出る光硬化性樹脂
液２のオーバーフローを一時的に阻止し、ついで、オー
バーフローの阻止を解除したのち、次の等高断面層の造
形を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば紫外線硬化性樹
脂などの光硬化性樹脂に光線を走査して照射することに
より所望の樹脂モデルを造形する光学的造形方法と光学
的造形装置に関し、特に、光硬化性樹脂液槽に収容され
た光硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すこと
により、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ることが
できる光学的造形方法と光学的造形装置に関する。
脂などの光硬化性樹脂に光線を走査して照射することに
より所望の樹脂モデルを造形する光学的造形方法と光学
的造形装置に関し、特に、光硬化性樹脂液槽に収容され
た光硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すこと
により、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ることが
できる光学的造形方法と光学的造形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、紫外線硬化性樹脂液を収容した
槽の表面に対して、紫外線レーザをＯＮ／ＯＦＦしなが
ら走査し、これにより硬化した走査硬化層をエレベータ
上に順次積み上げることにより、所望の樹脂モデルを造
形することが試みられている。かかる樹脂モデルは、例
えば製品のマスターモデルとして利用されることから、
造形するにあたっては造形精度、層間接着性、および造
形効率などを高める必要がある。
槽の表面に対して、紫外線レーザをＯＮ／ＯＦＦしなが
ら走査し、これにより硬化した走査硬化層をエレベータ
上に順次積み上げることにより、所望の樹脂モデルを造
形することが試みられている。かかる樹脂モデルは、例
えば製品のマスターモデルとして利用されることから、
造形するにあたっては造形精度、層間接着性、および造
形効率などを高める必要がある。
【０００３】従来の光学的造形方法は、図５に示すよう
に、紫外線レーザ４から紫外線ビーム５を発生させ、ガ
ルバノミラーおよびシャッターなどを有する光学系によ
って紫外線レーザのＯＮ／ＯＦＦと光線の走査方向を制
御しながら、紫外線硬化性樹脂液２を収容した槽１の表
面に対して照射する。槽内には紫外線レーザを遮断する
とともに昇降可能なエレベータ８が設けられており、樹
脂液表面３とエレベータ８との間に介在する樹脂液が紫
外線レーザビーム５によって硬化するようになってい
る。
に、紫外線レーザ４から紫外線ビーム５を発生させ、ガ
ルバノミラーおよびシャッターなどを有する光学系によ
って紫外線レーザのＯＮ／ＯＦＦと光線の走査方向を制
御しながら、紫外線硬化性樹脂液２を収容した槽１の表
面に対して照射する。槽内には紫外線レーザを遮断する
とともに昇降可能なエレベータ８が設けられており、樹
脂液表面３とエレベータ８との間に介在する樹脂液が紫
外線レーザビーム５によって硬化するようになってい
る。
【０００４】そして、造形工程の第１段階においてはエ
レベータ８を上昇させておき、樹脂液表面３とエレベー
タ８との間に介在する樹脂液２を紫外線レーザビーム５
によって硬化させて第ｎ層目の走査硬化層７ａを形成し
たのち、エレベータ８を下降させて、第ｎ層目と同様の
手順で第（ｎ＋１）層目の走査硬化層７ｂを第ｎ層目の
走査硬化層７ａの上に形成する。以下同様にして、順次
走査硬化層を積層（以下、堆積ともいう）し、最終層目
の走査硬化層の形成が終了するとエレベータ８を上昇さ
せて、樹脂液からモデル９を取り出したのち、さらに最
終的な硬化を行うために、紫外線ランプなどを用いてモ
デル全体に対して紫外線を長時間照射する。
レベータ８を上昇させておき、樹脂液表面３とエレベー
タ８との間に介在する樹脂液２を紫外線レーザビーム５
によって硬化させて第ｎ層目の走査硬化層７ａを形成し
たのち、エレベータ８を下降させて、第ｎ層目と同様の
手順で第（ｎ＋１）層目の走査硬化層７ｂを第ｎ層目の
走査硬化層７ａの上に形成する。以下同様にして、順次
走査硬化層を積層（以下、堆積ともいう）し、最終層目
の走査硬化層の形成が終了するとエレベータ８を上昇さ
せて、樹脂液からモデル９を取り出したのち、さらに最
終的な硬化を行うために、紫外線ランプなどを用いてモ
デル全体に対して紫外線を長時間照射する。
【０００５】以下、本明細書においては、上述したエレ
ベータの同一移動ピッチ内における平面を「等高断面」
と称するが、この一つの等高断面には、目的とするモデ
ルの立体形状に応じて、樹脂液を硬化させる領域と樹脂
液を硬化させない領域とが存在することになる。
ベータの同一移動ピッチ内における平面を「等高断面」
と称するが、この一つの等高断面には、目的とするモデ
ルの立体形状に応じて、樹脂液を硬化させる領域と樹脂
液を硬化させない領域とが存在することになる。
【０００６】そして、紫外線レーザ発振器から発生する
紫外線ビームは、光学系によって走査方向に沿って走査
され、このとき、樹脂液を硬化させる領域では紫外線レ
ーザがＯＮ（実際にはシャッターＡＯＭが開）、樹脂液
を硬化させない領域では紫外線レーザがＯＦＦ（実際に
はシャッターＡＯＭが閉）となる。一つの走査線の走査
が終了すると、光学系を制御して走査ピッチ分だけ位相
させ、再び走査方向に沿って同様の走査が行われる。
紫外線ビームは、光学系によって走査方向に沿って走査
され、このとき、樹脂液を硬化させる領域では紫外線レ
ーザがＯＮ（実際にはシャッターＡＯＭが開）、樹脂液
を硬化させない領域では紫外線レーザがＯＦＦ（実際に
はシャッターＡＯＭが閉）となる。一つの走査線の走査
が終了すると、光学系を制御して走査ピッチ分だけ位相
させ、再び走査方向に沿って同様の走査が行われる。
【０００７】なお、紫外線ビームが樹脂液内に照射され
ると、樹脂液によって光エネルギーが徐々に減少するこ
とから、微視的には、先端鋭利な照射領域（すなわち、
走査硬化層）を形成することになる。
ると、樹脂液によって光エネルギーが徐々に減少するこ
とから、微視的には、先端鋭利な照射領域（すなわち、
走査硬化層）を形成することになる。
【０００８】このようにして、等高断面の走査硬化層が
形成されるが、走査硬化層を順次積層するにあたって
は、上層の走査硬化層を形成する際に、紫外線ビームを
下層にも照射されるような光線強度、すなわち、その等
高断面における硬化深さを積層厚より大きく制御し、各
層間の接着性を高めるようにしている。
形成されるが、走査硬化層を順次積層するにあたって
は、上層の走査硬化層を形成する際に、紫外線ビームを
下層にも照射されるような光線強度、すなわち、その等
高断面における硬化深さを積層厚より大きく制御し、各
層間の接着性を高めるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一つの等高
断面における走査硬化層を造形したのち、次の走査硬化
層を造形するにあたり、記述したようにエレベータ８を
下降させるが、このエレベータの下降にともなってエレ
ベータの浸漬体積が増加（主にエレベータの支持棒）
し、これにより光硬化性樹脂液が光硬化性樹脂液槽から
溢れ出るため、光硬化性樹脂液槽の一側上端縁１１の外
部にはオーバーフロー槽１３が設けられている。
断面における走査硬化層を造形したのち、次の走査硬化
層を造形するにあたり、記述したようにエレベータ８を
下降させるが、このエレベータの下降にともなってエレ
ベータの浸漬体積が増加（主にエレベータの支持棒）
し、これにより光硬化性樹脂液が光硬化性樹脂液槽から
溢れ出るため、光硬化性樹脂液槽の一側上端縁１１の外
部にはオーバーフロー槽１３が設けられている。
【００１０】そして、エレベータを下降する際にオーバ
ーフローした光硬化性樹脂液２を再び光硬化性樹脂液槽
に戻すために、光硬化性樹脂液槽１とオーバーフロー槽
１３との間には循環ポンプ１４が設けられている。な
お、この循環ポンプは、オーバーフローした光硬化性樹
脂液を光硬化性樹脂液槽に戻す以外にも、嫌気性の光硬
化性樹脂液を攪拌する機能を有している。
ーフローした光硬化性樹脂液２を再び光硬化性樹脂液槽
に戻すために、光硬化性樹脂液槽１とオーバーフロー槽
１３との間には循環ポンプ１４が設けられている。な
お、この循環ポンプは、オーバーフローした光硬化性樹
脂液を光硬化性樹脂液槽に戻す以外にも、嫌気性の光硬
化性樹脂液を攪拌する機能を有している。
【００１１】しかしながら、従来の光学的造形装置で
は、光硬化性樹脂液が高粘性であるため、エレベータを
下降させた際にオーバーフローし過ぎるという問題があ
った。これは、エレベータが下降する際に、エレベータ
と槽壁との間が狭小であればある程、そこを通過する光
硬化性樹脂液の流速が増加し、その勢いで光硬化性樹脂
液がオーバーフロー槽に流れ出てしまうことが原因と考
えられる。
は、光硬化性樹脂液が高粘性であるため、エレベータを
下降させた際にオーバーフローし過ぎるという問題があ
った。これは、エレベータが下降する際に、エレベータ
と槽壁との間が狭小であればある程、そこを通過する光
硬化性樹脂液の流速が増加し、その勢いで光硬化性樹脂
液がオーバーフロー槽に流れ出てしまうことが原因と考
えられる。
【００１２】特に、液面を一定に保つために、実際の操
作では、エレベータを下降させる場合にまず一旦、次に
造形を行う走査硬化槽の厚さ以上にまでエレベータを浸
漬させたのち、再び正規の位置まで上昇させるという動
作を行っていたため、液面の波立ちが助長され、オーバ
ーフローする光硬化性樹脂液量も増加するという問題が
あった。かかる問題は、エレベータが液面に近ければ近
い程、顕著に現れることとなった。
作では、エレベータを下降させる場合にまず一旦、次に
造形を行う走査硬化槽の厚さ以上にまでエレベータを浸
漬させたのち、再び正規の位置まで上昇させるという動
作を行っていたため、液面の波立ちが助長され、オーバ
ーフローする光硬化性樹脂液量も増加するという問題が
あった。かかる問題は、エレベータが液面に近ければ近
い程、顕著に現れることとなった。
【００１３】このように液面が低い状態で光線を走査す
ると、光学系に対する制御は液面が正規の位置にあるこ
とを前提として教示されていることから、造形されるモ
デルの精度が損なわれる。そのため、従来では、循環ポ
ンプで戻される光硬化性樹脂液により液面が上昇するま
で待機し、液面が正規位置まで上昇したことを確認した
のち次の走査硬化層の造形を行っていた。したがって、
造形時間に無駄が生じ、その改善が希求されていた。
ると、光学系に対する制御は液面が正規の位置にあるこ
とを前提として教示されていることから、造形されるモ
デルの精度が損なわれる。そのため、従来では、循環ポ
ンプで戻される光硬化性樹脂液により液面が上昇するま
で待機し、液面が正規位置まで上昇したことを確認した
のち次の走査硬化層の造形を行っていた。したがって、
造形時間に無駄が生じ、その改善が希求されていた。
【００１４】尤も、循環ポンプの流量を増加させれば、
光硬化性樹脂液槽の液面は迅速に回復するが、かかる方
策を講じると、液面の波立ちが大きくなって、結局安定
までの時間を必要としたり、光硬化性樹脂液槽への戻し
量を増加させることにより液面が正規位置より上昇する
という問題があった。
光硬化性樹脂液槽の液面は迅速に回復するが、かかる方
策を講じると、液面の波立ちが大きくなって、結局安定
までの時間を必要としたり、光硬化性樹脂液槽への戻し
量を増加させることにより液面が正規位置より上昇する
という問題があった。
【００１５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、光硬化性樹脂液槽に収容さ
れた光硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すこ
とにより、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ること
を目的とする。
鑑みてなされたものであり、光硬化性樹脂液槽に収容さ
れた光硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すこ
とにより、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ること
を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学的造形方法は、光硬化性樹脂液槽内に
収容された光硬化性樹脂液面上に光線を走査し、硬化し
た走査硬化層をエレベータ上に順次積み上げて立体樹脂
モデルを得る光学的造形方法において、一つの等高断面
層の造形を終了して前記エレベータを下降させるに際
し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフロー槽に溢れ
出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを一時的に阻止
し、ついで、前記オーバーフローの阻止を解除したの
ち、次の等高断面層の造形を行うことを特徴としてい
る。
に、本発明の光学的造形方法は、光硬化性樹脂液槽内に
収容された光硬化性樹脂液面上に光線を走査し、硬化し
た走査硬化層をエレベータ上に順次積み上げて立体樹脂
モデルを得る光学的造形方法において、一つの等高断面
層の造形を終了して前記エレベータを下降させるに際
し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフロー槽に溢れ
出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを一時的に阻止
し、ついで、前記オーバーフローの阻止を解除したの
ち、次の等高断面層の造形を行うことを特徴としてい
る。
【００１７】前記エレベータは、次に造形すべき等高断
面層の厚さ以上の深さまで一旦下降したのち、前記等高
断面層の厚さ位置まで上昇するという下降動作を行う。
面層の厚さ以上の深さまで一旦下降したのち、前記等高
断面層の厚さ位置まで上昇するという下降動作を行う。
【００１８】前記光硬化性樹脂液のオーバーフローを阻
止する際に、前記光硬化性樹脂液槽とオーバーフロー槽
との循環を停止することが好ましい。
止する際に、前記光硬化性樹脂液槽とオーバーフロー槽
との循環を停止することが好ましい。
【００１９】上記目的を達成するために、本発明の光学
的造形装置は、光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂液
槽と、前記光硬化性樹脂液槽から溢れ出た光硬化性樹脂
液を収容するオーバーフロー槽と、前記光硬化性樹脂液
を硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、該光
線を走査させる光走査手段と、前記光硬化性樹脂液の表
面に光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を昇
降させる昇降手段と、前記光硬化性樹脂液槽から前記オ
ーバーフロー槽に溢れ出る光硬化性樹脂液を阻止および
解除する堰手段と、前記堰手段による光硬化性樹脂液の
オーバーフローの阻止および解除を制御する制御手段
と、を備えたことを特徴としている。
的造形装置は、光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂液
槽と、前記光硬化性樹脂液槽から溢れ出た光硬化性樹脂
液を収容するオーバーフロー槽と、前記光硬化性樹脂液
を硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、該光
線を走査させる光走査手段と、前記光硬化性樹脂液の表
面に光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を昇
降させる昇降手段と、前記光硬化性樹脂液槽から前記オ
ーバーフロー槽に溢れ出る光硬化性樹脂液を阻止および
解除する堰手段と、前記堰手段による光硬化性樹脂液の
オーバーフローの阻止および解除を制御する制御手段
と、を備えたことを特徴としている。
【００２０】前記制御手段は、前記昇降手段を下降させ
るに際し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフロー槽
に溢れ出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを前記堰手
段で一時的に阻止し、前記オーバーフローの阻止を前記
堰手段により解除したのち、次の等高断面層の造形を行
うように、前記昇降手段と前記堰手段とを制御すること
が好ましい。
るに際し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフロー槽
に溢れ出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを前記堰手
段で一時的に阻止し、前記オーバーフローの阻止を前記
堰手段により解除したのち、次の等高断面層の造形を行
うように、前記昇降手段と前記堰手段とを制御すること
が好ましい。
【００２１】また、本発明の光学的造形装置は、前記光
硬化性樹脂液槽から前記オーバーフロー槽に溢れ出た前
記光硬化性樹脂液を前記光硬化性樹脂液槽に戻す循環手
段を有し、前記制御手段は、前記堰手段により前記光硬
化性樹脂液のオーバーフローを阻止する際に、前記循環
手段を停止することが好ましい。
硬化性樹脂液槽から前記オーバーフロー槽に溢れ出た前
記光硬化性樹脂液を前記光硬化性樹脂液槽に戻す循環手
段を有し、前記制御手段は、前記堰手段により前記光硬
化性樹脂液のオーバーフローを阻止する際に、前記循環
手段を停止することが好ましい。
【００２２】
【作用】本発明では、一つの等高断面における走査硬化
層の形成を終了するとエレベータを次に造形すべき等高
断面の厚さ分だけ下降させるが、このとき、光硬化性樹
脂液槽からオーバーフロー槽に光硬化性樹脂液がオーバ
ーフローし過ぎることから、エレベータの下降時には堰
手段を用いてオーバーフローを一時的に阻止すると同時
に循環手段も停止して、光硬化性樹脂液の液面を静止さ
せたのち、堰手段を開放することにより、真にオーバー
フローすべき光硬化性樹脂液だけオーバーフローさせる
ようにしている。
層の形成を終了するとエレベータを次に造形すべき等高
断面の厚さ分だけ下降させるが、このとき、光硬化性樹
脂液槽からオーバーフロー槽に光硬化性樹脂液がオーバ
ーフローし過ぎることから、エレベータの下降時には堰
手段を用いてオーバーフローを一時的に阻止すると同時
に循環手段も停止して、光硬化性樹脂液の液面を静止さ
せたのち、堰手段を開放することにより、真にオーバー
フローすべき光硬化性樹脂液だけオーバーフローさせる
ようにしている。
【００２３】すなわち、光走査手段により光硬化性樹脂
液を硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、光
硬化性樹脂液槽に収容された光硬化性樹脂液に対して光
線を走査させる。一つの等高断面における走査を終了す
ると、光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を
昇降手段によって昇降させ、このような手順を繰り返す
ことにより、順次走査硬化層を積層する。
液を硬化させるのに適当な波長を含む光線を発生し、光
硬化性樹脂液槽に収容された光硬化性樹脂液に対して光
線を走査させる。一つの等高断面における走査を終了す
ると、光線が照射されたことにより生成する硬化樹脂を
昇降手段によって昇降させ、このような手順を繰り返す
ことにより、順次走査硬化層を積層する。
【００２４】このとき、制御手段にて光走査手段から一
つの等高断面における走査を終了した旨の信号を受ける
と、昇降手段に対して次に造形すべき等高断面の厚さ分
だけ下降させる信号を出力する。これと同時に、制御手
段から堰手段に対して光硬化性樹脂液槽からオーバーフ
ロー槽に溢れ出る光硬化性樹脂液を一時的に阻止する信
号を出力（これと同時に、循環手段に対しても停止信号
を出力することが好ましい）する。
つの等高断面における走査を終了した旨の信号を受ける
と、昇降手段に対して次に造形すべき等高断面の厚さ分
だけ下降させる信号を出力する。これと同時に、制御手
段から堰手段に対して光硬化性樹脂液槽からオーバーフ
ロー槽に溢れ出る光硬化性樹脂液を一時的に阻止する信
号を出力（これと同時に、循環手段に対しても停止信号
を出力することが好ましい）する。
【００２５】この状態で、昇降手段の下降により生じる
液面の上昇および液面の波立ちの減衰を待ち、その後、
制御手段から堰手段に対してオーバーフローの阻止を解
除する信号を出力する（また、これと同時に、制御手段
から循環手段に対して光硬化性樹脂液槽とオーバーフロ
ー槽との循環を開始する旨の信号を出力することが好ま
しい）。
液面の上昇および液面の波立ちの減衰を待ち、その後、
制御手段から堰手段に対してオーバーフローの阻止を解
除する信号を出力する（また、これと同時に、制御手段
から循環手段に対して光硬化性樹脂液槽とオーバーフロ
ー槽との循環を開始する旨の信号を出力することが好ま
しい）。
【００２６】これにより、光硬化性樹脂液槽からオーバ
ーフロー槽に対して、真にオーバーフローすべき量だけ
光硬化性樹脂液が溢れ出ることになり、その結果、次の
等高断面における走査を即刻開始することができる。ま
た、この走査を開始する際における液面は、正規の液面
高さが確保されており、しかも、波立ちも抑止されてい
るため、造形されるモデルの精度も著しく向上すること
となる。
ーフロー槽に対して、真にオーバーフローすべき量だけ
光硬化性樹脂液が溢れ出ることになり、その結果、次の
等高断面における走査を即刻開始することができる。ま
た、この走査を開始する際における液面は、正規の液面
高さが確保されており、しかも、波立ちも抑止されてい
るため、造形されるモデルの精度も著しく向上すること
となる。
【００２７】特に、上述した作用は、エレベータの下降
動作を、次に造形すべき等高断面層の厚さ以上の深さま
で一旦下降したのち、等高断面層の厚さ位置まで上昇さ
せた場合により顕著に機能することとなる。
動作を、次に造形すべき等高断面層の厚さ以上の深さま
で一旦下降したのち、等高断面層の厚さ位置まで上昇さ
せた場合により顕著に機能することとなる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず最初に、図１〜図３を参照しながら本発明
の一実施例に係る光学的造形装置の構成について説明す
る。図１は本発明の光学的造形装置を示す斜視図、図２
は同実施例におけるゲート閉の状態を示す断面図、図３
は同実施例におけるゲート開の状態を示す断面図であ
る。
明する。まず最初に、図１〜図３を参照しながら本発明
の一実施例に係る光学的造形装置の構成について説明す
る。図１は本発明の光学的造形装置を示す斜視図、図２
は同実施例におけるゲート閉の状態を示す断面図、図３
は同実施例におけるゲート開の状態を示す断面図であ
る。
【００２９】本実施例の光学的造形装置は、光硬化性樹
脂液槽１を有しており、この槽内に収容される光硬化性
樹脂液２は光を照射することにより付加重合を生じて硬
化する材料である。例えば、スチレン、メタクリル酸メ
チル、酢酸ビニルなどのビニル単量体は、光照射によっ
て、光重合の開始剤が存在しなくとも、あるいは紫外線
を吸収する増感剤や色素の存在下で、重合を起す。
脂液槽１を有しており、この槽内に収容される光硬化性
樹脂液２は光を照射することにより付加重合を生じて硬
化する材料である。例えば、スチレン、メタクリル酸メ
チル、酢酸ビニルなどのビニル単量体は、光照射によっ
て、光重合の開始剤が存在しなくとも、あるいは紫外線
を吸収する増感剤や色素の存在下で、重合を起す。
【００３０】ただし、本発明で用いられる光硬化性樹脂
液２の種類は特に限定されず、未硬化では液体状であっ
て硬化することにより固化する樹脂であればよい。ま
た、照射する光５（図３参照）についても特に限定され
ず、紫外線の他にも、用いられる光硬化性樹脂２に応じ
た光を選択すればよい。
液２の種類は特に限定されず、未硬化では液体状であっ
て硬化することにより固化する樹脂であればよい。ま
た、照射する光５（図３参照）についても特に限定され
ず、紫外線の他にも、用いられる光硬化性樹脂２に応じ
た光を選択すればよい。
【００３１】光硬化性樹脂液槽１内には、光線を遮断す
るとともに硬化させた樹脂を載置する台座を有するエレ
ベータ８が設けられており、このエレベータ８は、昇降
用アクチュエータ１５（図２にはネジ部のみを示す）に
より光硬化性樹脂液槽１内を昇降可能となっている。昇
降用アクチュエータ１５に対する指令信号は、制御手段
６から与えられるが、光走査手段４への、あるいは光走
査手段４からの情報に基づいて、制御手段６は昇降用ア
クチュエータ１５に指令信号を出力する。
るとともに硬化させた樹脂を載置する台座を有するエレ
ベータ８が設けられており、このエレベータ８は、昇降
用アクチュエータ１５（図２にはネジ部のみを示す）に
より光硬化性樹脂液槽１内を昇降可能となっている。昇
降用アクチュエータ１５に対する指令信号は、制御手段
６から与えられるが、光走査手段４への、あるいは光走
査手段４からの情報に基づいて、制御手段６は昇降用ア
クチュエータ１５に指令信号を出力する。
【００３２】例えば、一つの等高断面における走査が終
了したことを光走査手段４から検知すると、次の等高断
面の走査に移行するために、制御手段６から昇降用アク
チュエータ１５に対して指令信号を出力し、これにより
昇降用アクチュエータ１５はエレベータ８を所定のピッ
チ（すなわち、このピッチがその等高断面における積層
厚となる）だけ下降させる。
了したことを光走査手段４から検知すると、次の等高断
面の走査に移行するために、制御手段６から昇降用アク
チュエータ１５に対して指令信号を出力し、これにより
昇降用アクチュエータ１５はエレベータ８を所定のピッ
チ（すなわち、このピッチがその等高断面における積層
厚となる）だけ下降させる。
【００３３】特に、液面３を精度良く管理するために、
このエレベータ８を下降させるにあたっては、一旦エレ
ベータ８を次の積層厚より深く下降させたのち、積層厚
の位置まで上昇させることが好ましい。このように一旦
深く下降させることにより、エレベータ上に光硬化性樹
脂液が十分に充満するので、光硬化性樹脂液の粘度が高
くてもエレベータ上の液面が低下することはない。
このエレベータ８を下降させるにあたっては、一旦エレ
ベータ８を次の積層厚より深く下降させたのち、積層厚
の位置まで上昇させることが好ましい。このように一旦
深く下降させることにより、エレベータ上に光硬化性樹
脂液が十分に充満するので、光硬化性樹脂液の粘度が高
くてもエレベータ上の液面が低下することはない。
【００３４】一方、本実施例に係る光走査手段４は、紫
外線レーザなどの光線を発生させるレーザ発振器と、こ
のレーザ発振器で発生した光線を光硬化性樹脂液の表面
３に対し所定の軌跡にしたがって走査させるための光学
系と、この光学系を制御するための光学系コントローラ
から構成されている。
外線レーザなどの光線を発生させるレーザ発振器と、こ
のレーザ発振器で発生した光線を光硬化性樹脂液の表面
３に対し所定の軌跡にしたがって走査させるための光学
系と、この光学系を制御するための光学系コントローラ
から構成されている。
【００３５】光学系には、例えば光線を通過／遮断する
ためのシャッター器（ＡＯＭ）や光線の方向を変動させ
るための電圧印加器およびガルバノミラーなどが設けら
れており、光線のＯＮ／ＯＦＦ、光線強度の変更、光路
の変更、光線の走査速度の制御などを行う機能を有して
いる。そして、この光学系に対して、光学系コントロー
ラからは予め教示された軌跡に応じた光走査条件に関す
る指令信号が出力される。なお、本発明における光走査
手段４の動作は、基本的には制御手段６に予め入力され
た基本軌跡データに基づいて行われる。
ためのシャッター器（ＡＯＭ）や光線の方向を変動させ
るための電圧印加器およびガルバノミラーなどが設けら
れており、光線のＯＮ／ＯＦＦ、光線強度の変更、光路
の変更、光線の走査速度の制御などを行う機能を有して
いる。そして、この光学系に対して、光学系コントロー
ラからは予め教示された軌跡に応じた光走査条件に関す
る指令信号が出力される。なお、本発明における光走査
手段４の動作は、基本的には制御手段６に予め入力され
た基本軌跡データに基づいて行われる。
【００３６】光硬化性樹脂液槽１の一側は、その上端縁
１１が他の上端縁より低く形成されており、この上端縁
１１が液面３と面一になる。そして、この上端縁１１か
ら溢れでた光硬化性樹脂液２は、外側に設けられたオー
バーフロー槽１３に流入し、さらに、循環配管と循環ポ
ンプ１４によって光硬化性樹脂液槽１に戻されるように
なっている。なお、循環ポンプ１４を含む循環系は、オ
ーバーフロー槽１３から光硬化性樹脂液槽１への一方向
にのみ流れるようになっており、光硬化性樹脂液槽１か
らオーバーフロー槽１３への逆流は防止されている。
１１が他の上端縁より低く形成されており、この上端縁
１１が液面３と面一になる。そして、この上端縁１１か
ら溢れでた光硬化性樹脂液２は、外側に設けられたオー
バーフロー槽１３に流入し、さらに、循環配管と循環ポ
ンプ１４によって光硬化性樹脂液槽１に戻されるように
なっている。なお、循環ポンプ１４を含む循環系は、オ
ーバーフロー槽１３から光硬化性樹脂液槽１への一方向
にのみ流れるようになっており、光硬化性樹脂液槽１か
らオーバーフロー槽１３への逆流は防止されている。
【００３７】液面３を形成する上端縁１１には、当該上
端縁１１に対して接近離反移動するゲート１０が設けら
れている。このゲート１０は、流体シリンダなどのアク
チュエータ１２のロッドに取り付けられることにより、
上端縁１１を塞いで光硬化性樹脂液槽からのオーバーフ
ローを阻止する位置（図２参照）と、上端縁１１から上
昇して光硬化性樹脂液槽からのオーバーフローを許容す
る位置（図３参照）との間を往復移動する。これらゲー
ト１０、アクチュエータ１２が本発明の堰手段を構成す
る。
端縁１１に対して接近離反移動するゲート１０が設けら
れている。このゲート１０は、流体シリンダなどのアク
チュエータ１２のロッドに取り付けられることにより、
上端縁１１を塞いで光硬化性樹脂液槽からのオーバーフ
ローを阻止する位置（図２参照）と、上端縁１１から上
昇して光硬化性樹脂液槽からのオーバーフローを許容す
る位置（図３参照）との間を往復移動する。これらゲー
ト１０、アクチュエータ１２が本発明の堰手段を構成す
る。
【００３８】このアクチュエータ１２の作動は、制御手
段６からの指令信号により制御され、具体的には、エレ
ベータ８を下降させる際にゲート１０を閉じてオーバー
フローを阻止し、その後エレベータ８が正規の位置に停
止するとゲート１０を開いてオーバーフローを許容する
ようになっている。
段６からの指令信号により制御され、具体的には、エレ
ベータ８を下降させる際にゲート１０を閉じてオーバー
フローを阻止し、その後エレベータ８が正規の位置に停
止するとゲート１０を開いてオーバーフローを許容する
ようになっている。
【００３９】また、このゲート１０の制御に関連して、
本実施例ではゲート１０を閉じてオーバーフローを阻止
しているあいだは、循環ポンプ１４も停止するように制
御手段６から循環ポンプ１４の制御装置に指令信号を出
力し、ゲート１０を開いてオーバーフローを許容する際
には再び循環ポンプ１４を作動させるように制御手段６
から循環ポンプの制御装置に対して指令信号を出力す
る。
本実施例ではゲート１０を閉じてオーバーフローを阻止
しているあいだは、循環ポンプ１４も停止するように制
御手段６から循環ポンプ１４の制御装置に指令信号を出
力し、ゲート１０を開いてオーバーフローを許容する際
には再び循環ポンプ１４を作動させるように制御手段６
から循環ポンプの制御装置に対して指令信号を出力す
る。
【００４０】本実施例に係る制御手段６は、目的とする
樹脂モデルに応じて、予め入力されたデータに基づい
て、エレベータ８（昇降手段）と光走査手段４とを相互
に関連付けながら、かつ、上述したようにゲート１０と
も関連付けながら制御する。
樹脂モデルに応じて、予め入力されたデータに基づい
て、エレベータ８（昇降手段）と光走査手段４とを相互
に関連付けながら、かつ、上述したようにゲート１０と
も関連付けながら制御する。
【００４１】なお、本実施例では、昇降用アクチュエー
タ１５の制御部、光学系コントローラ、および制御手段
６などの情報処理装置は、それぞれ別体に構成した具体
例として説明しているが、これは、それぞれの機能を容
易に理解するために記載したものであって、上述した各
機能を備えている限り、これらを任意の組み合せで組み
合わせて情報処理装置を構成してもよいことは勿論であ
る。
タ１５の制御部、光学系コントローラ、および制御手段
６などの情報処理装置は、それぞれ別体に構成した具体
例として説明しているが、これは、それぞれの機能を容
易に理解するために記載したものであって、上述した各
機能を備えている限り、これらを任意の組み合せで組み
合わせて情報処理装置を構成してもよいことは勿論であ
る。
【００４２】次に作用を説明する。図４は本実施例の制
御手段における処理手順を示すフローチャートである。
従来の光学的造形方法では、一つの等高断面における描
画を終了してエレベータを下降させる場合には、オーバ
ーフローする光硬化性樹脂液量は、成り行きに任せてい
たが、本実施例では、エレベータを下降する際にはゲー
ト１０を閉じて一時的にオーバーフローを阻止するとと
もに、循環ポンプ１４も停止して光硬化性樹脂液槽１の
液面３を静止させたのち、ゲート１０を開放することに
より、真にオーバーフローすべき光硬化性樹脂液２だけ
オーバーフローさせるようにしている。
御手段における処理手順を示すフローチャートである。
従来の光学的造形方法では、一つの等高断面における描
画を終了してエレベータを下降させる場合には、オーバ
ーフローする光硬化性樹脂液量は、成り行きに任せてい
たが、本実施例では、エレベータを下降する際にはゲー
ト１０を閉じて一時的にオーバーフローを阻止するとと
もに、循環ポンプ１４も停止して光硬化性樹脂液槽１の
液面３を静止させたのち、ゲート１０を開放することに
より、真にオーバーフローすべき光硬化性樹脂液２だけ
オーバーフローさせるようにしている。
【００４３】一つの等高断面における描画は、まず、光
走査手段４により光硬化性樹脂液２を硬化させるのに適
当な波長を含む光線５を発生し、光硬化性樹脂液槽１に
収容された光硬化性樹脂液２に対して光線５を走査させ
る。このとき、エレベータ８は、描画しようとする等高
断面の厚さだけ液面３から浸漬されている。一つの等高
断面における走査を終了すると、光線５が照射されたこ
とにより生成する硬化樹脂７をエレベータ８によって下
降させ、このような手順を繰り返すことにより、順次走
査硬化層７を積層してゆく。
走査手段４により光硬化性樹脂液２を硬化させるのに適
当な波長を含む光線５を発生し、光硬化性樹脂液槽１に
収容された光硬化性樹脂液２に対して光線５を走査させ
る。このとき、エレベータ８は、描画しようとする等高
断面の厚さだけ液面３から浸漬されている。一つの等高
断面における走査を終了すると、光線５が照射されたこ
とにより生成する硬化樹脂７をエレベータ８によって下
降させ、このような手順を繰り返すことにより、順次走
査硬化層７を積層してゆく。
【００４４】このとき、制御手段６にて光走査手段４か
ら一つの等高断面における描画を終了した旨の信号を受
けると、昇降用アクチュエータ１５に対して次に造形す
べき等高断面の厚さ分だけ下降させる信号を出力する。
これと同時に、制御手段６からアクチュエータ１２に対
して光硬化性樹脂液槽１からオーバーフロー槽１３に溢
れ出る光硬化性樹脂液２を一時的に阻止する信号を出力
し、かつ循環ポンプ１４に対しても停止信号を出力する
（ステップ１）。
ら一つの等高断面における描画を終了した旨の信号を受
けると、昇降用アクチュエータ１５に対して次に造形す
べき等高断面の厚さ分だけ下降させる信号を出力する。
これと同時に、制御手段６からアクチュエータ１２に対
して光硬化性樹脂液槽１からオーバーフロー槽１３に溢
れ出る光硬化性樹脂液２を一時的に阻止する信号を出力
し、かつ循環ポンプ１４に対しても停止信号を出力する
（ステップ１）。
【００４５】これによりエレベータ８は下降を開始する
が（ステップ２）、本実施例では、当該エレベータの下
降動作を、次に造形すべき等高断面層の厚さ以上の深さ
まで一旦下降したのち、等高断面層の厚さ位置まで上昇
させる。これにより、エレベータ上に光硬化性樹脂液が
十分に充満するので、光硬化性樹脂液の粘度が高くて
も、表面張力などが作用することによりエレベータ上の
液面が低下することが防止できる。
が（ステップ２）、本実施例では、当該エレベータの下
降動作を、次に造形すべき等高断面層の厚さ以上の深さ
まで一旦下降したのち、等高断面層の厚さ位置まで上昇
させる。これにより、エレベータ上に光硬化性樹脂液が
十分に充満するので、光硬化性樹脂液の粘度が高くて
も、表面張力などが作用することによりエレベータ上の
液面が低下することが防止できる。
【００４６】この状態で所定の時間が経過するまで各装
置の動作を停止する（ステップ３）。これは、エレベー
タ８の下降による液面の上昇や波立ちを減衰させるため
である。したがって、さほど長時間放置する必要はな
い。次に、ステップ３により液面３の上昇および液面３
の波立ちは減衰するので、制御手段６からアクチュエー
タ１２に対してゲート１０を開く信号を出力するととも
に、これと同時に、制御手段６から循環ポンプ１４に対
して光硬化性樹脂液槽１とオーバーフロー槽１３との循
環を開始する旨の信号を出力する（ステップ４）。
置の動作を停止する（ステップ３）。これは、エレベー
タ８の下降による液面の上昇や波立ちを減衰させるため
である。したがって、さほど長時間放置する必要はな
い。次に、ステップ３により液面３の上昇および液面３
の波立ちは減衰するので、制御手段６からアクチュエー
タ１２に対してゲート１０を開く信号を出力するととも
に、これと同時に、制御手段６から循環ポンプ１４に対
して光硬化性樹脂液槽１とオーバーフロー槽１３との循
環を開始する旨の信号を出力する（ステップ４）。
【００４７】これにより、光硬化性樹脂液槽１からオー
バーフロー槽１３に対して、真にオーバーフローすべき
量だけ光硬化性樹脂液が溢れ出ることになり、その結
果、次の等高断面における走査を即刻開始することがで
きる（ステップ５）。また、この走査を開始する際にお
ける液面３は、正規の液面高さが確保されており、しか
も、波立ちも抑止されているため、造形されるモデルの
精度も著しく向上することとなる。
バーフロー槽１３に対して、真にオーバーフローすべき
量だけ光硬化性樹脂液が溢れ出ることになり、その結
果、次の等高断面における走査を即刻開始することがで
きる（ステップ５）。また、この走査を開始する際にお
ける液面３は、正規の液面高さが確保されており、しか
も、波立ちも抑止されているため、造形されるモデルの
精度も著しく向上することとなる。
【００４８】最後に、全ての等高断面における描画を終
了すると、エレベータ８を上昇させて造形されたモデル
を取り出す（ステップ６〜７）。
了すると、エレベータ８を上昇させて造形されたモデル
を取り出す（ステップ６〜７）。
【００４９】なお、以上説明した各実施例は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、これ
らの発明を限定するために記載されたものではない。し
たがって、上記の各実施例に開示された各要素は、本発
明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含
む趣旨である。
理解を容易にするために記載されたものであって、これ
らの発明を限定するために記載されたものではない。し
たがって、上記の各実施例に開示された各要素は、本発
明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含
む趣旨である。
【００５０】例えば、ステップ１におけるゲート１０は
完全に閉塞しなくともよい。すなわち、光硬化性樹脂液
槽１の上端縁１１とゲート１０との間に隙間が生じるよ
うに閉塞すれば、光硬化性樹脂液のオーバーフローが適
当になされるため、ステップ３において循環ポンプ１４
を停止する必要がなくなる。
完全に閉塞しなくともよい。すなわち、光硬化性樹脂液
槽１の上端縁１１とゲート１０との間に隙間が生じるよ
うに閉塞すれば、光硬化性樹脂液のオーバーフローが適
当になされるため、ステップ３において循環ポンプ１４
を停止する必要がなくなる。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、一つの
等高断面における走査硬化層の形成を終了してエレベー
タを次に造形すべき等高断面の厚さ分だけ下降させるに
際し、エレベータの下降時には堰手段を用いて一時的に
オーバーフローを阻止し光硬化性樹脂液の液面を静止さ
せたのち、堰手段を開放することにより、真にオーバー
フローすべき光硬化性樹脂液だけオーバーフローさせる
ようにしているので、光硬化性樹脂液槽に収容された光
硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すことによ
り、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ることができ
る。
等高断面における走査硬化層の形成を終了してエレベー
タを次に造形すべき等高断面の厚さ分だけ下降させるに
際し、エレベータの下降時には堰手段を用いて一時的に
オーバーフローを阻止し光硬化性樹脂液の液面を静止さ
せたのち、堰手段を開放することにより、真にオーバー
フローすべき光硬化性樹脂液だけオーバーフローさせる
ようにしているので、光硬化性樹脂液槽に収容された光
硬化性樹脂液の液面位置を迅速に定位置に戻すことによ
り、造形時間の短縮と造形精度の向上を図ることができ
る。
【図１】本発明の光学的造形装置を示す斜視図である。
【図２】同実施例におけるゲート閉の状態を示す断面図
である。
である。
【図３】同実施例におけるゲート開の状態を示す断面図
である。
である。
【図４】同実施例に係る制御手段における処理手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図５】従来の光学的造形装置を示す断面図である。
１…光硬化性樹脂液槽 ２…光硬化性樹脂液 ３…液面 ４…紫外線レーザ（光走査手段） ５…レーザビーム ６…制御手段 ７ａ，７ｂ…走査硬化層 ８…エレベータ（昇降手段） ９…造形モデル １０…ゲート（堰手段） １１…上端縁（堰手段） １２…アクチュエータ（堰手段） １３…オーバーフロー槽 １４…循環ポンプ（循環手段） １５…昇降用アクチュエータ
Claims (6)
- 【請求項１】光硬化性樹脂液槽内に収容された光硬化性
樹脂液面上に光線を走査し、硬化した走査硬化層をエレ
ベータ上に順次積み上げて立体樹脂モデルを得る光学的
造形方法において、 一つの等高断面層の造形を終了して前記エレベータを下
降させるに際し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフ
ロー槽に溢れ出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを一
時的に阻止し、ついで、前記オーバーフローの阻止を解
除したのち、次の等高断面層の造形を行うことを特徴と
する光学的造形方法。 - 【請求項２】前記エレベータの下降動作は、次に造形す
べき等高断面層の厚さ以上の深さまで一旦下降したの
ち、前記等高断面層の厚さ位置まで上昇することを特徴
とする請求項１に記載の光学的造形方法。 - 【請求項３】前記光硬化性樹脂液のオーバーフローを一
時的に阻止する際に、前記光硬化性樹脂液槽とオーバー
フロー槽との循環を停止することを特徴とする請求項１
または２に記載の光学的造形方法。 - 【請求項４】光硬化性樹脂液を入れた光硬化性樹脂液槽
と、 前記光硬化性樹脂液槽から溢れ出た光硬化性樹脂液を収
容するオーバーフロー槽と、 前記光硬化性樹脂液を硬化させるのに適当な波長を含む
光線を発生し、該光線を走査させる光走査手段と、 前記光硬化性樹脂液の表面に光線が照射されたことによ
り生成する硬化樹脂を昇降させる昇降手段と、 前記光硬化性樹脂液槽から前記オーバーフロー槽に溢れ
出る光硬化性樹脂液を阻止および解除する堰手段と、 前記堰手段による光硬化性樹脂液のオーバーフローの阻
止および解除を制御する制御手段と、を備えた光学的造
形装置。 - 【請求項５】前記制御手段は、前記昇降手段を下降させ
るに際し、前記光硬化性樹脂液槽からオーバーフロー槽
に溢れ出る光硬化性樹脂液のオーバーフローを前記堰手
段で一時的に阻止し、前記オーバーフローの阻止を前記
堰手段により解除したのち、次の等高断面層の造形を行
うように、前記昇降手段と前記堰手段とを制御すること
を特徴とする請求項４に記載の光学的造形装置。 - 【請求項６】前記光硬化性樹脂液槽から前記オーバーフ
ロー槽に溢れ出た前記光硬化性樹脂液を前記光硬化性樹
脂液槽に戻す循環手段を有し、前記制御手段は、前記堰
手段により前記光硬化性樹脂液のオーバーフローを阻止
する際に、前記循環手段を停止することを特徴とする請
求項５に記載の光学的造形装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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