JPH08338753A - 光硬化性液の液面高さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光硬化性液の性質や光硬化性液の液面の微動
およびフロ−トの加工精度の影響を受けることなく高精
度に光硬化性液の液面高さを測定できるようにする。 【構成】 光硬化性液４の液面を浮遊するフロ−ト１１
とレ−ザ光を照射および受光する送受光器１０が設けら
れている。フロ−ト１１は、上部に穿設された溝１２内
に液１３により形成される２次水平面１４を有し、また
底が球状に形成されている。２次水平面１４は、溝１１
に熱硬化性液を入れたフロ−トを水に浮かせた状態で熱
硬化させて形成してもよい。送受光器１０は、レ−ザ光
をフロ−ト１１の２次水平面１４に照射するとともに、
反射してくるレ−ザ光を受光する。この受光したレ−ザ
光に基づいて光硬化性液４の液面高さを測定する。光硬
化性液４の液面を浮上するフロ−ト１１上に２次水平面
を形成することにより、光硬化性液４の性質や光硬化性
液４の液面の微動およびフロ−ト１１の加工精度の影響
を受けることなく高精度に光硬化性液の液面高さを測定
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光硬化造形装置に関
し、特に光硬化造形装置に用いられる光硬化性液の液面
高さ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＣＡＤシステム等で設計された３
次元形状などのように実存していない３次元形状を備え
た立体物を造形するために光硬化造形装置が開発されて
いる。この光硬化造形装置は、光硬化性液の液面の任意
の位置に光を照射して光硬化性液を硬化させ、次に硬化
層を沈降させて硬化層の上面を未硬化の光硬化性液で被
覆（コ−ト）するというサイクルを多数回繰り返すこと
により、硬化層が積層されて一体化された３次元物体を
造形するものである。このような光硬化造形装置では、
硬化層の厚さを一定とするために光硬化性液の液面高さ
を一定に保つ必要があるため、光硬化性液を循環ポンプ
でオ−バ−フロ−方式の液層に供給し、液層の上縁より
常時オ−バ−フロ−させる方式を用いられている。しか
しながら、この方式は、装置の構成が簡単であるが、浮
遊物が循環ポンプやフィルタ等に付着または沈降すると
循環流量が変化してしまうため液面高さを常に一定に保
つことが困難になるという欠点や、光硬化性液の粘度が
高くなると循環ポンプでの光硬化性液の循環が困難にな
るという欠点があった。この点を解決するために、液面
高さ測定装置により光硬化性液の液面高さを測定し、測
定した液面高さに基づいて液面高さ調整装置を駆動制御
することによって光硬化性液の液面高さを一定に保つ方
式が開発されている。液面高さ調整装置としては、液槽
の上部または下部に光硬化性液中に出し入れ可能なピス
トンを設け、ピストンの出し入れによって光硬化性液の
液面高さを調整する装置や、液槽内の光硬化性液の液面
高さが設定値以上のときは液槽から光硬化性液を排出
し、液面高さが設定値以下のときは液層内へ光硬化性液
を補充する装置等がある。そして、液面高さ測定装置と
しては、光硬化性液の液面にレ−ザ光を照射し、反射し
てくるレ−ザ光に基づいて光硬化性液の液面高さを測定
する光学式測定装置、光硬化性液の液面に超音波を照射
し、反射してくる超音波に基づいて光硬化性液の液面高
さを測定する超音波式装置、光硬化性液の液面にフロ−
トを浮かせ、フロ−トの表面にレ−ザ光を照射し、反射
してくるレ−ザ光に基づいて光硬化性液の液面高さを測
定するフロ−ト式測定装置等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の液面高さ測定装置は以下のような問題点がある。光学
式測定装置は、高精度に液面高さを測定することができ
るが、光硬化性液が透明な液の場合にはレ−ザ光が反射
しないので使用することができない等、光硬化性液の性
質に影響される欠点がある。超音波式測定装置は、高精
度に液面高さを測定することができないという欠点があ
る。フロ−ト式測定装置は、光硬化性液の液面が微動す
るとフロ−トが振動して測定値が変動するため安定性が
よくないという欠点や、光硬化性液の液面に浮かせたと
きのフロ−トの表面がフロ−トの加工誤差により変化す
るため、フロ−トの加工精度を向上させなければならな
い、あるいは発光器の照射方向や受光器の受光方向等を
調整し直さなければならないという欠点がある。本発明
は、上記した点に鑑み創案されたもので、光硬化性液の
性質や光硬化性液の液面の微動およびフロ−トの加工誤
差の影響を受けることのない高精度な光硬化性液の液面
高さ測定装置を提供することを目的とする。また、本発
明は、光硬化性液の性質や光硬化性液の液面の微動およ
びフロ−トの加工誤差の影響を受けることのない高精度
な液面高さ測定装置を用いた光硬化造形装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、光硬化性液の液面を浮遊し、上部に穿
設された溝内に形成される２次水平面を有するフロ−ト
と、前記２次水平面に光を照射し、反射してくる光に基
づいて前記光硬化性液の液面高さを測定する手段とによ
り光硬化性液の液面高さ測定装置を構成する。また、第
２発明は、光硬化性液の液面を浮遊し、上部に穿設され
た溝を備えるフロ−トであって、前記溝内に熱硬化性液
を入れた後水に浮かせた状態で前記熱硬化性液を熱硬化
させることによって形成される２次水平面を有するフロ
−トと、前記２次水平面に光を照射し、反射してくる光
に基づいて前記光硬化性液の液面高さを測定する手段と
により光硬化性液の液面高さ測定装置を構成する。ま
た、第３発明は、前記フロ−トの底を球状に形成して光
硬化性液の液面高さ測定装置を構成する。また、第４発
明は、前記光硬化性液の液面高さ測定装置を用いて光硬
化造形装置を構成する。

【０００５】

【作用】光硬化性液の液面を浮遊し、上部に穿設された
溝内に２次水平面を有するフロ−トを用い、前記２次水
平面にレ−ザ光を照射して光硬化性液の液面高さを測定
する。これにより、光学式の高精度に測定できるという
効果が得られるとともに、光硬化性液の液面と性質が異
なる２次水平面を形成しているので光硬化性液の性質や
フロ−トの加工誤差および光硬化性液の液面の微動によ
る影響を受けることがないという効果が得られる。ま
た、上部に穿設された溝に熱硬化性液を入れた後水に浮
かせた状態で熱硬化性液を熱硬化させて形成された２次
水平面を有するフロ−トを用いる。これにより、液によ
り２次水平面を形成する場合に２次水平面を形成する液
が溝からこぼれることがなくなり、取り扱いが容易とな
るという効果が得られる。また、フロ−トの底を球状に
形成することにより、光硬化性液の液面の微動による影
響を受けることがないという効果がより一層得られる。
また、このような光硬化性液の液面高さ測定装置を光硬
化造形装置の液面高さ測定装置として用いることによ
り、光硬化性液の性質や光硬化性液の液面の微動および
フロ−トの加工誤差による影響を受けない高精度な液面
高さ測定装置を備えた光硬化造形装置を得ることができ
る。

【０００６】

【実施例】以下に、図１を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の一実施例のフロ−トを用いた光
硬化性造形装置の全体構成図を示す。図１において、１
は液槽であり、光照射を受けると硬化する光硬化性液４
が満たされている。液槽１の近傍には、光硬化性液４を
硬化させる波長のレ−ザ光を光硬化性液４の液面の任意
の位置に向けて照射する光照射装置６が配置されてい
る。液槽１の中には、昇降装置３により液槽１の中を昇
降可能な昇降台２が液面と平行に配置されている。ま
た、液槽１内には、光硬化性液４の液面を浮遊可能なフ
ロ−ト１１が設けられている。７は、フロ−ト１１に対
する光硬化性液４の液面の微動の影響を軽減するための
しきりである。９は、光硬化性液４の液面高さを調整す
る液面高さ調整装置である。フロ−ト１１の上部には溝
１２が穿設されており、この溝１２内には例えば白等の
レ−ザ光を反射する色で粘性の高い液１３が入れられて
おり、この液１３によって溝１２内に２次水平面１４が
形成されている。フロ−ト１１の底は球状に形成されて
いる。フロ−ト１１が液槽１およびしきり７と接触する
のを防止するために、フロ−ト１１はアンカ−ケ−ブル
１５によって液槽１に繋がれている。フロ−ト１１の近
傍には、液１３により形成される２次水平面１４にレ−
ザ光を照射し、反射してくるレ−ザ光を受光する送受光
器１０が配置されている。昇降装置３、光照射装置６、
液面高さ調整装置９、送受光器１０はコントロ−ラ８に
より制御される。

【０００７】次に、このような光硬化造形装置の動作を
説明する。第１工程として、光照射装置３により光硬化
性液４の液面の任意の位置にレ−ザ光を照射して一つの
断面に相当する硬化層５を造形する。第２工程として、
昇降台２を下降させて硬化層５を沈降させ、硬化層５の
上面を光硬化性液で被覆（コ−ト）する。この第１工程
〜第２工程を１つのサイクルとし、複数回繰り返すと、
硬化層が積層されて一体化された３次元物体が造形され
る。また、コントロ−ラ８は、送受光器１０の測定結果
を受信し、この測定結果に基づいて三角測量方式等によ
り液１３により形成される２次水平面１４の液面高さを
計測し、必要があれば液１３により形成される２次水平
面１４の液面高さと液槽１内の光硬化性液４の液面高さ
との誤差を補正して液槽１内の光硬化性液４の液面高さ
を計算し、液槽１内の光硬化性液４の液面高さを一定に
保つように液面高さ調整装置９を駆動制御する。なお、
図１の実施例では、２次水平面１４を粘性の高い液を用
いて形成したが、粘性が低い液を用いて形成してもよ
い。

【０００８】図１の実施例では、２次水平面を形成する
液１３が溝１２からこぼれことがあり、取り扱いに注意
を要する。そこで、溝１２内に熱硬化性液を入れた後フ
ロ−ト１１を水に浮かせ、フロ−ト１１が水に浮かんで
いる状態で熱硬化性液に熱を加えて硬化させて２次水平
面を形成する。熱硬化性液が液体の状態にあるときにフ
ロ−トを水に浮かせると、フロ−トの加工誤差が補償さ
れた水平面が形成される。そして、その後に熱硬化性液
に熱を加えて硬化させて２次水平面を形成することによ
り、該２次水平面は光硬化性液の性質やフロ−トの加工
誤差の影響を受けないものとなり、かつ溝１２から液が
こぼれることがないので取り扱いが容易となる

【０００９】また、上記実施例では、フロ−ト１１の底
を球状に形成したが、フロ−トの形状は光硬化性液の液
面と曲面で接する形状であれば良い。図２〜第４はフロ
−トの他の実施例を示したものである。図２は円柱状に
形成したフロ−トの例を示し、図３は円錐状に形成した
フロ−トの例を示し、図４は上部を円柱状に形成し、下
部に重りを付けたフロ−トの例を示す。

【００１０】

【発明の効果】上記のように構成した本発明によれば、
フロ−トの上部溝内に２次水平面を形成することによ
り、光硬化性液の性質や光硬化性液の液面の微動および
フロ−トの加工誤差による影響を受けることなく高精度
に液面高さを測定できる光硬化性液の液面高さ測定装置
を得ることができる。また、２次水平面を熱硬化性液を
熱硬化させて形成することにより、溝から２次水平面を
形成する液が溝からこぼれるのを防止することができ、
取り扱いが容易な光硬化性液の液面高さ測定装置を得る
ことができる。さらに、光硬化性液の性質や光硬化性液
の液面の微動およびフロ−トの加工誤差による影響を受
けることなく高精度に液面高さを測定できる光硬化性液
の液面高さ測定装置を用いた光硬化造形装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のフロ−トを用いた光効果
造形装置の全体構成図である。

【図２】本発明の第２実施例のフロ−トを示す図であ
る。

【図３】本発明の第３実施例のフロ−トを示す図であ
る。

【図４】本発明の第４実施例のフロ−トを示す図であ
る。

【符号の説明】

１；液槽 ２；昇降台 ４；光硬化性液 ５；効果層 １１；フロ−ト １２；溝 １４；２次水平面 １５；アンカ−ケ−ブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光硬化性液の液面を浮遊し、上部に穿設
   された溝内に形成される２次水平面を有するフロ−ト
   と、前記２次水平面に光を照射し、反射してくる光に基
   づいて前記光硬化性液の液面高さを測定する手段とによ
   り構成されることを特徴とする光硬化性液の液面高さ測
   定装置。
2. 【請求項２】 光硬化性液の液面を浮遊し、上部に穿設
   された溝を備えるフロ−トであって、前記溝内に熱硬化
   性液を入れた後水に浮かせた状態で前記熱硬化性液を熱
   硬化させることによって形成される２次水平面を有する
   フロ−トと、前記２次水平面に光を照射し、反射してく
   る光に基づいて前記光硬化性液の液面高さを測定する手
   段とにより構成されることを特徴とする光硬化性液の液
   面高さ測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光硬化性液の液
   面高さ測定装置において、前記フロ−トの底を球状に形
   成したことを特徴とする光硬化性液の液面高さ測定装
   置。
4. 【請求項４】 光照射によって硬化する光硬化性液を貯
   蔵する液槽と、前記液槽内の光硬化性液の液面の任意の
   位置を光照射する光照射装置と、前記液槽内に設けられ
   硬化層を沈降させる沈降装置と、前記液層内の光硬化性
   液の液面高さを測定する液面高さ測定装置と、前記液面
   高さ測定装置により測定された液面高さに応じて光硬化
   性液の液面高さを調整する液面高さ調整装置とからなる
   光硬化造形装置において、前記液面高さ測定装置として
   前記請求項１〜３のいずれかに記載の光硬化性液の液面
   高さ測定装置を用いたことを特徴とする光硬化造形装
   置。