JPH08156105A - 液面高さ制御装置付き光硬化造形装置 - Google Patents
液面高さ制御装置付き光硬化造形装置Info
- Publication number
- JPH08156105A JPH08156105A JP6306366A JP30636694A JPH08156105A JP H08156105 A JPH08156105 A JP H08156105A JP 6306366 A JP6306366 A JP 6306366A JP 30636694 A JP30636694 A JP 30636694A JP H08156105 A JPH08156105 A JP H08156105A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光硬化造形装置の光硬化液の液面レベルを安
定化させる。 【構成】 光硬化液貯蔵槽の横に補助槽を設け、両槽の
間をフレキシブルチューブでつなぎ、そのフレキシブル
チューブの途中にローラポンプを設ける。 【効果】 ローラポンプは光硬化液と非接触状態で、光
硬化液を両槽内で移送できるために、詰り等が発生しな
い。
定化させる。 【構成】 光硬化液貯蔵槽の横に補助槽を設け、両槽の
間をフレキシブルチューブでつなぎ、そのフレキシブル
チューブの途中にローラポンプを設ける。 【効果】 ローラポンプは光硬化液と非接触状態で、光
硬化液を両槽内で移送できるために、詰り等が発生しな
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＡＤやＣＴ等から得
られた三次元モデルデータを水平にスライスし、その輪
切りデータに沿って光硬化用の光を液状の光硬化液に照
射し、一層ずつ固め、これを順次繰返して積層すること
により、三次元モデルを作成する光造形法の光造形装置
に係り、特に液面高さ計測手段と液面高さ調整手段を備
え、均一な積層ピッチにて造形することのできる液面高
さ制御装置付き光硬化造形装置に関するものである。
られた三次元モデルデータを水平にスライスし、その輪
切りデータに沿って光硬化用の光を液状の光硬化液に照
射し、一層ずつ固め、これを順次繰返して積層すること
により、三次元モデルを作成する光造形法の光造形装置
に係り、特に液面高さ計測手段と液面高さ調整手段を備
え、均一な積層ピッチにて造形することのできる液面高
さ制御装置付き光硬化造形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光硬化造形装置の液面高さ制御方
式として、光硬化液を循環ポンプでオーバーフロー方式
の貯蔵槽に供給し、光硬化液を貯蔵槽の上縁より常時オ
ーバーフローさせることにより貯蔵槽内の液面の高さを
一定に保つ方式、あるいは光硬化液の液面高さをレーザ
測定器にて計測し、液面高さが規定の高さから外れてい
る場合に、光硬化液中に別駆動のピストンを出し入れす
ることによって光硬化液の液面の高さを規定範囲に調整
する手段が採られている。
式として、光硬化液を循環ポンプでオーバーフロー方式
の貯蔵槽に供給し、光硬化液を貯蔵槽の上縁より常時オ
ーバーフローさせることにより貯蔵槽内の液面の高さを
一定に保つ方式、あるいは光硬化液の液面高さをレーザ
測定器にて計測し、液面高さが規定の高さから外れてい
る場合に、光硬化液中に別駆動のピストンを出し入れす
ることによって光硬化液の液面の高さを規定範囲に調整
する手段が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かよう
な装置においては次のような欠点があった。すなわちオ
ーバーフロー方式では、造形物の取出し作業時に発生す
る成果物以外の硬化樹脂破片が貯蔵槽内に浮遊したり、
造形条件選定作業時、例えば造形開始前に造形厚みなど
の寸法に対応してレーザ光の焦点合わせを行う、および
前述の造形条件選定ミス等に伴い、所望しない半硬化樹
脂及び硬化樹脂が生成され、これらが光硬化液中に浮遊
し、これらの浮遊物が液循環系に入り、循環ポンプ内部
やバルブ部、およびフィルタ部に付着または沈降するこ
とにより、循環流量が変化してしまうために液面高さを
常に一定に保つことが困難であった。
な装置においては次のような欠点があった。すなわちオ
ーバーフロー方式では、造形物の取出し作業時に発生す
る成果物以外の硬化樹脂破片が貯蔵槽内に浮遊したり、
造形条件選定作業時、例えば造形開始前に造形厚みなど
の寸法に対応してレーザ光の焦点合わせを行う、および
前述の造形条件選定ミス等に伴い、所望しない半硬化樹
脂及び硬化樹脂が生成され、これらが光硬化液中に浮遊
し、これらの浮遊物が液循環系に入り、循環ポンプ内部
やバルブ部、およびフィルタ部に付着または沈降するこ
とにより、循環流量が変化してしまうために液面高さを
常に一定に保つことが困難であった。
【０００４】また、ピストン方式として、ピストンが貯
蔵槽の下部から貯蔵槽内に出入りする構造では、ピスト
ンと接する樹脂が特殊であり、長期間の使用に耐えるシ
ール材がなく、またシール材の交換時は光硬化液を貯蔵
槽から抜く必要があった。更に、ピストンを貯蔵槽の上
部から光硬化液に浸水させる場合には、ピストンを上方
へ抜いた時、ピストン表面及びスクレーパ部に付着した
光硬化液の粘度が高いため、時間の経過とともに流れ落
ち、液面高さを上昇させ、このために一定の液位を保持
することが困難であった。本発明は、上述した点に鑑み
創案されたもので、その目的とするところは、これらの
欠点を解決する液面高さ制御装置付き光硬化造形装置を
提供することにある。
蔵槽の下部から貯蔵槽内に出入りする構造では、ピスト
ンと接する樹脂が特殊であり、長期間の使用に耐えるシ
ール材がなく、またシール材の交換時は光硬化液を貯蔵
槽から抜く必要があった。更に、ピストンを貯蔵槽の上
部から光硬化液に浸水させる場合には、ピストンを上方
へ抜いた時、ピストン表面及びスクレーパ部に付着した
光硬化液の粘度が高いため、時間の経過とともに流れ落
ち、液面高さを上昇させ、このために一定の液位を保持
することが困難であった。本発明は、上述した点に鑑み
創案されたもので、その目的とするところは、これらの
欠点を解決する液面高さ制御装置付き光硬化造形装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、光照射によって硬化する光硬化液を
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、該貯蔵槽内の液面の任意位置を光照射する光源と、
下記制御手段、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を光照射し、(2)
前記テーブルを沈降させるという制御手順を繰返すコン
トローラとを備えた光硬化造形装置において、光硬化液
の液面の高さを計測する測定器と、前記貯蔵槽外に設け
られたローラポンプおよび補助液槽と、前記ローラポン
プによって前記補助液槽と前記貯蔵槽間の光硬化液の移
動を行うための配管と、前記測定器にて前記貯蔵槽内の
光硬化液の液面の高さを計測し、規定された液面の高さ
に対して計測された液面の高さが高いときには前記貯蔵
槽の側から前記補助液槽の側へ、逆に規定された液面の
高さに対して計測された液面の高さが低いときには前記
補助液槽の側から前記貯蔵槽の側へ光硬化液を移動させ
るように前記ローラポンプを駆動するローラポンプコン
トローラが付加されている液面高さ制御装置付き光硬化
造形装置とから構成されている。ここで測定器として
は、反射型のレーザ測定器、超音波測定器、および光学
的反射型測定器のうちから選択できる。
するための手段は、光照射によって硬化する光硬化液を
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、該貯蔵槽内の液面の任意位置を光照射する光源と、
下記制御手段、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を光照射し、(2)
前記テーブルを沈降させるという制御手順を繰返すコン
トローラとを備えた光硬化造形装置において、光硬化液
の液面の高さを計測する測定器と、前記貯蔵槽外に設け
られたローラポンプおよび補助液槽と、前記ローラポン
プによって前記補助液槽と前記貯蔵槽間の光硬化液の移
動を行うための配管と、前記測定器にて前記貯蔵槽内の
光硬化液の液面の高さを計測し、規定された液面の高さ
に対して計測された液面の高さが高いときには前記貯蔵
槽の側から前記補助液槽の側へ、逆に規定された液面の
高さに対して計測された液面の高さが低いときには前記
補助液槽の側から前記貯蔵槽の側へ光硬化液を移動させ
るように前記ローラポンプを駆動するローラポンプコン
トローラが付加されている液面高さ制御装置付き光硬化
造形装置とから構成されている。ここで測定器として
は、反射型のレーザ測定器、超音波測定器、および光学
的反射型測定器のうちから選択できる。
【０００６】
【作用】ローラポンプは光硬化液と非接触で液を移動さ
せることができ、貯蔵槽内の液位が高すぎれば補助液槽
に排出し、貯蔵槽内の液位が低すぎれば補助液槽から戻
すことができる。このようにして貯蔵装置内の液位が一
定に制御される。この間、ローラポンプは液と接触しな
いために、ポンプ詰り等の不調が予防される。なお液位
の計測は、レーザ測定器、超音波測定器及び光学的反射
測定器等によって精度よく計測される。
せることができ、貯蔵槽内の液位が高すぎれば補助液槽
に排出し、貯蔵槽内の液位が低すぎれば補助液槽から戻
すことができる。このようにして貯蔵装置内の液位が一
定に制御される。この間、ローラポンプは液と接触しな
いために、ポンプ詰り等の不調が予防される。なお液位
の計測は、レーザ測定器、超音波測定器及び光学的反射
測定器等によって精度よく計測される。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。図１は本発明の光硬化造形装置の一実施例の要
部を示す斜視図、図２は光硬化造形装置の外観図、図３
は本発明の要部説明図である。図１〜３において、光硬
化造形装置１の内部には、各種の制御を行なうコントロ
ーラ５が収納され、中央部には光硬化液６を溜める貯蔵
槽７がフレーム（図示せず）の上に配置されている。
述する。図１は本発明の光硬化造形装置の一実施例の要
部を示す斜視図、図２は光硬化造形装置の外観図、図３
は本発明の要部説明図である。図１〜３において、光硬
化造形装置１の内部には、各種の制御を行なうコントロ
ーラ５が収納され、中央部には光硬化液６を溜める貯蔵
槽７がフレーム（図示せず）の上に配置されている。
【０００８】貯蔵槽７の周囲には、フレーム（図示せ
ず）を設け、そのフレームには、摺動自在のＺカーソル
２７を備えたＺレール２８，２９が取付けられている。
また、Ｚカーソル２７にはＺテーブル支え３０，３１が
係合され、Ｚテーブル支え３０，３１にはＺテーブル３
２が光硬化液６の液面に対して平行になるように固定さ
れ、ＡＣモータ３９を駆動すると、Ｚテーブル３２が上
下動する構造になっており、三次元モデルの造形物Ｍが
Ｚテーブル３２上に形成される。図中４３はレーザ発振
器であり、発振されたレーザ光は光学系、４８，４７，
４６，４０を介して液面に垂直に入射される。図中４６
は光ファイバを示している。また図中４０は対物レンズ
を示し、この対物レンズ４０は、ＸＹ移動機構により液
面の任意の位置に移動できる。なお光硬化造形のための
プロセスは周知であり、その詳細は数多くの文献に開示
されている。
ず）を設け、そのフレームには、摺動自在のＺカーソル
２７を備えたＺレール２８，２９が取付けられている。
また、Ｚカーソル２７にはＺテーブル支え３０，３１が
係合され、Ｚテーブル支え３０，３１にはＺテーブル３
２が光硬化液６の液面に対して平行になるように固定さ
れ、ＡＣモータ３９を駆動すると、Ｚテーブル３２が上
下動する構造になっており、三次元モデルの造形物Ｍが
Ｚテーブル３２上に形成される。図中４３はレーザ発振
器であり、発振されたレーザ光は光学系、４８，４７，
４６，４０を介して液面に垂直に入射される。図中４６
は光ファイバを示している。また図中４０は対物レンズ
を示し、この対物レンズ４０は、ＸＹ移動機構により液
面の任意の位置に移動できる。なお光硬化造形のための
プロセスは周知であり、その詳細は数多くの文献に開示
されている。
【０００９】図１、とくに図３によく示されているよう
に、ローラポンプ５０及び補助液槽５１が、貯蔵槽７の
外側に配置され、補助液槽５１と貯蔵槽７の間をローラ
ポンプ５０を介して配管され、少なくともローラポンプ
部では、押圧されるため復元力のあるフレキシブルチュ
ーブ５２が配管として用いられている。ここで、ローラ
ポンプ５０の原理について説明する。ローラポンプは柔
らかく、弾力性のあるチューブ５２をローラにて順次押
圧し、吸引吐出させるポンプである。
に、ローラポンプ５０及び補助液槽５１が、貯蔵槽７の
外側に配置され、補助液槽５１と貯蔵槽７の間をローラ
ポンプ５０を介して配管され、少なくともローラポンプ
部では、押圧されるため復元力のあるフレキシブルチュ
ーブ５２が配管として用いられている。ここで、ローラ
ポンプ５０の原理について説明する。ローラポンプは柔
らかく、弾力性のあるチューブ５２をローラにて順次押
圧し、吸引吐出させるポンプである。
【００１０】図４はローラポンプの基本動作を示し、柔
軟性及び復元性のあるチューブ５６をローラ５５にて回
転移動させることにより、チューブ５６内の液体やガス
体が絞り出される。ローラの通過した場所にはサクショ
ンが生じ、次の液体が吸込まれる。図５はローラポンプ
５０の拡大図を示し、チューブ受台６０を円弧化するこ
とにより連続ポンプとなっている。ローラ５８がディス
ク６２に取付けられ、ディスク６２は軸５１のまわりに
回転する。ローラの数及びチューブの数は限定されな
い。図６はローラの移動方向を可逆することによって吸
引、引出し方向が逆になることを示す。ローラの自転駆
動方法として遊星転動機構方式もある。このローラポン
プ５０を用いることによって貯蔵槽７と補助液槽５１の
間で光硬化液を移送できる。光硬化液とローラポンプは
非接触であり、液によってローラポンプの耐久性が低下
したり、あるいはローラポンプが詰ったりすることはな
い。
軟性及び復元性のあるチューブ５６をローラ５５にて回
転移動させることにより、チューブ５６内の液体やガス
体が絞り出される。ローラの通過した場所にはサクショ
ンが生じ、次の液体が吸込まれる。図５はローラポンプ
５０の拡大図を示し、チューブ受台６０を円弧化するこ
とにより連続ポンプとなっている。ローラ５８がディス
ク６２に取付けられ、ディスク６２は軸５１のまわりに
回転する。ローラの数及びチューブの数は限定されな
い。図６はローラの移動方向を可逆することによって吸
引、引出し方向が逆になることを示す。ローラの自転駆
動方法として遊星転動機構方式もある。このローラポン
プ５０を用いることによって貯蔵槽７と補助液槽５１の
間で光硬化液を移送できる。光硬化液とローラポンプは
非接触であり、液によってローラポンプの耐久性が低下
したり、あるいはローラポンプが詰ったりすることはな
い。
【００１１】貯蔵槽７の上部には、液面高さを直接計測
するレーザ測定器４９が設けられ、コントローラ５の指
令によって計測結果がコントローラ５へ送信される。レ
ーザ測定器は、その出射口からレーザ光を出射し、液面
で反射した反射光が反射形測定器の入射口へ入射し、三
角測量方式等にて液面までの距離を計測する。コントロ
ーラ５は、予め入力された液面規定範囲値と送信された
計測距離と比較演算し、その差に応じた指令によってロ
ーラポンプ５０を駆動する。
するレーザ測定器４９が設けられ、コントローラ５の指
令によって計測結果がコントローラ５へ送信される。レ
ーザ測定器は、その出射口からレーザ光を出射し、液面
で反射した反射光が反射形測定器の入射口へ入射し、三
角測量方式等にて液面までの距離を計測する。コントロ
ーラ５は、予め入力された液面規定範囲値と送信された
計測距離と比較演算し、その差に応じた指令によってロ
ーラポンプ５０を駆動する。
【００１２】次にその作用について説明する。計測され
た液面高さが規定範囲より高い場合は、ローラポンプ５
０が槽７から補助液槽５１へフレキシブルチューブ５２
を含む配管を通って光硬化液が送られる。このとき光硬
化液中に硬化樹脂及び半硬化樹脂が含まれていても詰ら
ない。計測された液面高さが規定範囲より低い場合は、
ローラポンプが逆方向に回転され、補助液槽５１から貯
蔵槽７へフレキシブルチューブ５２を含む配管を通って
光硬化液を送る。このようにして貯蔵槽７の光硬化液の
液面高さが常時規定範囲になるように制御される。
た液面高さが規定範囲より高い場合は、ローラポンプ５
０が槽７から補助液槽５１へフレキシブルチューブ５２
を含む配管を通って光硬化液が送られる。このとき光硬
化液中に硬化樹脂及び半硬化樹脂が含まれていても詰ら
ない。計測された液面高さが規定範囲より低い場合は、
ローラポンプが逆方向に回転され、補助液槽５１から貯
蔵槽７へフレキシブルチューブ５２を含む配管を通って
光硬化液を送る。このようにして貯蔵槽７の光硬化液の
液面高さが常時規定範囲になるように制御される。
【００１３】なお、以上の実施例ではローラポンプが可
逆駆動できる場合の説明を行ったが、一方向ローラポン
プを使用する場合は、複数台備えることにより制御して
も良い。液面高さ制御を行うタイミングは、三次元モデ
ルの形状及び大きさによって次に示すタイミングで行う
よう選択できる。 三次元モデルの積層ピッチを変える毎に制御を繰返
し行う。 ある一定時間毎に制御を繰返し行う。 とを組合わせて、どちらか短い時間毎に制御を
行う。 常時液面高さの計測を行い、規定範囲外になった時
に制御を行う。
逆駆動できる場合の説明を行ったが、一方向ローラポン
プを使用する場合は、複数台備えることにより制御して
も良い。液面高さ制御を行うタイミングは、三次元モデ
ルの形状及び大きさによって次に示すタイミングで行う
よう選択できる。 三次元モデルの積層ピッチを変える毎に制御を繰返
し行う。 ある一定時間毎に制御を繰返し行う。 とを組合わせて、どちらか短い時間毎に制御を
行う。 常時液面高さの計測を行い、規定範囲外になった時
に制御を行う。
【００１４】なお三次元モデル作成に使用した光硬化液
の量が補助液槽５１の余裕分以内であれば、三次元モデ
ル取出後の光硬化液６の補給作業を本液面制御系を使用
して行うこともできる。
の量が補助液槽５１の余裕分以内であれば、三次元モデ
ル取出後の光硬化液６の補給作業を本液面制御系を使用
して行うこともできる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、次
のような効果が得られる。 イ．温度変化により各構成部材の寸法変化、および光硬
化液の容積変化が生じた場合でも、液面高さを規定範囲
内に保つことができるため、均一な積層ピッチを有した
三次元モデルを造形することができる。 ロ．液槽中の硬化樹脂及び半硬化樹脂の影響による液面
高さの変化がない。 ハ．構成部品が少ないためメンテナンス回数も少なく、
メンテナンス性も容易である。 ニ．ピストン方式と比較して時間経過に伴う液面高さの
変化量が少ない。
のような効果が得られる。 イ．温度変化により各構成部材の寸法変化、および光硬
化液の容積変化が生じた場合でも、液面高さを規定範囲
内に保つことができるため、均一な積層ピッチを有した
三次元モデルを造形することができる。 ロ．液槽中の硬化樹脂及び半硬化樹脂の影響による液面
高さの変化がない。 ハ．構成部品が少ないためメンテナンス回数も少なく、
メンテナンス性も容易である。 ニ．ピストン方式と比較して時間経過に伴う液面高さの
変化量が少ない。
【図１】本発明の一実施例のプロッタ方式光硬化造形装
置を示す内部構造斜視図である。
置を示す内部構造斜視図である。
【図２】光硬化造形装置の外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施例を示す主要部説明図である。
【図４】ローラポンプの原理説明図である。
【図５】ローラポンプの基本構造説明図である。
【図６】ローラポンプの基本構造説明図である。
１ 光硬化造形装置 ５ コントローラ ６ 光硬化液 ７ 貯蔵槽 ５０ ローラポンプ ５１ 補助液槽 ５２ フレキシブルチューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 公隆 神奈川県海老名市東柏ケ谷四丁目６番32号 東洋電機製造株式会社相模事業所内
Claims (2)
- 【請求項１】 光照射によって硬化する光硬化液を貯蔵
しておく貯蔵槽、 該貯蔵槽内で上下するテーブル、 該貯蔵槽内の液面の任意位置を光照射する光源、 下記制御手段、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を光照射し、(2)
前記テーブルを沈降させるという制御手順を繰返すコン
トローラとを備えた光硬化造形装置において、 光硬化液の液面の高さを計測する測定器と、 前記貯蔵槽外に設けられたローラポンプおよび補助液槽
と、 前記ローラポンプによって前記補助液槽と前記貯蔵槽間
の光硬化液の移動を行うための配管と、 前記測定器にて前記貯蔵槽内の光硬化液の液面の高さを
計測し、規定された液面の高さに対して計測された液面
の高さが高いときには前記貯蔵槽の側から前記補助液槽
の側へ、逆に規定された液面の高さに対して計測された
液面の高さが低いときには前記補助液槽の側から前記貯
蔵槽の側へ光硬化液を移動させるように前記ローラポン
プを駆動するローラポンプコントローラ、とが付加され
ていることを特徴とする液面高さ制御装置付き光硬化造
形装置。 - 【請求項２】 前記測定器が、反射型のレーザ測定器、
超音波測定器、および光学的反射型測定器のうちから選
択されていることを特徴とする請求項１記載の液面高さ
制御装置付き光硬化造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30636694A JP3441203B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液面高さ制御装置付き光硬化造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30636694A JP3441203B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液面高さ制御装置付き光硬化造形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08156105A true JPH08156105A (ja) | 1996-06-18 |
| JP3441203B2 JP3441203B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=17956194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30636694A Expired - Fee Related JP3441203B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 液面高さ制御装置付き光硬化造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3441203B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007098948A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Three D Syst Inc | 改良された高速試作製造装置および方法 |
| JP2007098951A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Three D Syst Inc | 改良された高速試作製造装置および方法 |
| US7520740B2 (en) | 2005-09-30 | 2009-04-21 | 3D Systems, Inc. | Rapid prototyping and manufacturing system and method |
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| US7785093B2 (en) | 2004-10-08 | 2010-08-31 | 3D Systems, Inc. | Stereolithographic apparatus |
| WO2017162294A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Hewlett-Packard Development Company, L P | Build material supply unit with distance sensor |
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| CN115592946A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-13 | 深圳锐沣科技有限公司（Cn） | 一种光固化三维打印机 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP30636694A patent/JP3441203B2/ja not_active Expired - Fee Related
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