光造形装置及び光造形方法
【課題】 コータレスでの光造形を可能にする。
【解決手段】 この光造形装置は、アクチュエータ６にて低圧スプレーガン８で造形テーブル３上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサー３１にて樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃから光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを低圧スプレーガン８に供給してこの低圧スプレーガンから光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームＢを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで光造形を行う。
【解決手段】 この光造形装置は、アクチュエータ６にて低圧スプレーガン８で造形テーブル３上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサー３１にて樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃから光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃを低圧スプレーガン８に供給してこの低圧スプレーガンから光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームＢを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで光造形を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光造形装置及び光造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に光造形装置では、少なくとも目的の造形物の高さ分よりも深くなる量だけ未硬化の光硬化性樹脂を樹脂タンクに充填し、その未硬化の光硬化性樹脂中で造形テーブルを徐々に沈降させながら目的の造形物の該当高さ位置における輪切り断面形状に相当する軌跡を描くようにレーザビームを光硬化性樹脂の表面に照射することによって造形物を徐々に成長させていき、最終的に目的とする造形物を造形テーブル上に造形する。
【０００３】
このような光造形装置にあって、従来は造形テーブル上の造形物の上面に未硬化の光硬化性樹脂をノズルから吐出させた後コータにて所定の厚みに均し、その後にレーザビームを所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂の表面に照射することによって一定厚みずつ光造形していくようにしている。
【０００４】
ところが、このような従来の光造形装置及び方法では、未硬化の光硬化性樹脂を造形テーブル上の造形物の上に吐出させた後にその樹脂を一定の厚みに均すためのコータが必ず必要であり、このコータが造形面を絶えず往復して造形面に接触するため、ねじ止め部品等のインサートができず、造形対象に制約が大きい問題点があった。
【０００５】
このような技術的な課題を解決するものとして、特開２００１−１６２６８７号公報（特許文献１）にはノズルを造形面に所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂を造形面に噴き出させた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて造形する技術が開示されている。
【０００６】
ところが、ノズルを造形面に所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂を噴き出させる場合、未硬化の光硬化性樹脂が霧散し、実際に光造形をさせたい位置に所定の厚みの未硬化樹脂層を確実に形成することが困難であり、それを確保しようとすれば広い範囲で一面に未硬化樹脂層を形成する必要があり、結果的には未硬化のまま排出する樹脂量が多くなる問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−１６２６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、光造形面の全体ではなく、レーザビームを照射して光硬化させたい軌跡に沿って未硬化の光硬化性樹脂をスプレーして光造形することができ、コータを必要としないために装置コストを低めることができると共にコータを移動させる時間を必要としないために造形作業時間を短くすることができ、加えて未硬化のまま廃棄する樹脂の無駄を少なくでき、光硬化性樹脂の使用効率の向上が図れる光造形技術を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、多色に着色した造形物が造形できる光造形技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、前記樹脂タンクから光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたものである。
【００１０】
請求項１の発明の光造形装置では、アクチュエータにて低圧スプレーガンで造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサーにて樹脂タンクから光硬化性樹脂を低圧スプレーガンに供給してこの低圧スプレーガンから光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで１層分の光造形を行う。
【００１１】
請求項２の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、それぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクと、前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたものである。
【００１２】
請求項２の発明の光造形装置では、アクチュエータにて低圧スプレーガンで造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサーにて着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクから所要の色に着色された着色光硬化性樹脂を低圧スプレーガンに供給してこの低圧スプレーガンから着色光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで１層分の着色光造形を行う。
【００１３】
請求項１又は２の発明の光造形装置において、低圧スプレーガンは、樹脂供給圧が２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、エア圧が０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２、スプレー距離が５〜２００ｍｍで造形物の上面に一定厚みに光硬化性樹脂膜を低圧スプレーするものとすることができる。また、また、未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして低圧スプレーするものとすることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、樹脂タンクに未硬化の光硬化性樹脂を収容し、ディスペンサーにより前記樹脂タンクから未硬化の光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形するものである。
【００１５】
請求項６の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、多色着色樹脂タンクそれぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容し、ディスペンサーにて前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形するものである。
【００１６】
請求項５又は６の発明の光造形方法においては、低圧スプレーガンに、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーさせるものとすることができる。また、樹脂タンクに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして低圧スプレーするものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、光造形面の全体ではなく、レーザビームを照射して光硬化させたい軌跡に沿って未硬化の光硬化性樹脂をスプレーして光造形することができ、コータを必要としないために装置コストを低めることができると共にコータを移動させる時間を必要としないために造形作業時間を短くすることができ、加えて未硬化のまま廃棄する樹脂の無駄を少なくでき、光硬化性樹脂の使用効率の向上が図れる光造形技術を提供することを目的とする。
【００１８】
また本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、多色に着色した造形物が光造形できる。
【００１９】
さらに本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、低圧スプレーガンにて低圧スプレーするときに光硬化性樹脂を一様にして適切な厚みで所定の軌跡を描くように造形面に供給することができ、コータを用いることなく各造形層の厚みを正確にコントロールしながら光造形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図３は本発明の１つの実施の形態の光造形装置の構成を示している。必要量の光硬化性樹脂１を貯溜する樹脂タンク２内に昇降する造形テーブル３が配置してある。この造形テーブル３は、図示しないモータによって昇降される駆動機構４に結合されていて、駆動機構４の昇降動作によって昇降する。通常、この造形テーブル３は、造形作業の開始当初は光硬化性樹脂１の液面Ｌの直下、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に調整し、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ刻みという一定寸法刻みで降下され、その上に造形物５を一定厚みの造形層を段々に成長させていくものである。
【００２１】
造形テーブル３の上方にはＸＹ２軸方向に移動するアクチュエータ６が配置され、このアクチュエータ６には支持部材７が取り付けられている。支持部材７には低圧スプレーガン８が装着してある。このアクチュエータ６は、Ｘ軸移動部材６ＸとＹ軸移動部材６Ｙとで構成され、Ｙ軸部材６Ｙに支持部材７が取り付けてある。そしてＸ軸部材６Ｘに内装してあるボールねじを同じく内蔵してあるモータにて回転させることにより、このボールねじを螺合させてあるＹ軸部材６Ｙ側のナット部材をＸ軸方向に移動させ、同時にＹ軸部材６ＹをＸ軸方向に平行移動させることができる。またＹ軸部材６Ｙに内装してあるボールねじを同じく内蔵してあるモータにて回転させることにより、このボールねじと螺合させてあるナット部材をＹ軸方向に移動させ、同時にこのナット部材に結合されている支持部材７をＹ軸方向に移動させることができる。そして、このアクチュエータ６におけるＹ軸部材６ＹのＸ軸方向の移動とＹ軸部材６Ｙに対して支持部材７のＹ軸方向の移動との直交２軸方向の移動により、結果として支持部材７及びこれに装着されている低圧スプレーガン８が造形面をＸＹ２軸方向で任意の方向に移動させることができるようになっている。
【００２２】
この低圧スプレーガン８には吐出物が飛散しないこと、付着面の吐出物に付着ムラが発生しないことが必要であり、これに応えるものとしては低圧スプレーができるスプレーガンがふさわしく、例えば、スプレーバルブ７８０Ｓ−ＳＳ（商品名）を採用することができる。低圧スプレーバルブ８は図４に示すような構造であり、樹脂供給チューブ９、圧空気チューブ１０、そして制御圧空気チューブ１１が接続されている。樹脂供給チューブ９による樹脂供給圧は２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、圧空気チューブ１０による樹脂吐出用の空気圧は０．１ｋｇ／ｃｍ２〜２．０ｋｇ／ｃｍ２であることが望ましく、特に樹脂供給圧は３．５ｋｇ／ｃｍ２程度、空気圧は０．５ｋｇ／ｃｍ２程度が実用的である。
【００２３】
この低圧スプレーガン８は、造形中の造形物５の上方を所定の軌跡を描くように平面移動しながら未硬化の光硬化性樹脂を低圧スプレーすることによって少なくとも造形物５の上面とその周辺に薄く一定厚みの未硬化の光硬化性樹脂１の膜を形成する働きをする。
【００２４】
図１〜図３において、液面調整シリンダー１５は液面下に没している造形テーブル３と駆動機構４の体積に見合う体積分だけ液中から引き上げられるものであり、これによって光硬化性樹脂１の液面Ｌが常にほぼ一定の位置に維持できるようにしてある。液面センサー１６は光硬化性樹脂１の液面を監視し、その信号を駆動機構４とレーザビーム照射機構（図示せず）にフィードバックしている。この液面センター１６の液面Ｌの検出信号によって駆動機構４は、造形テーブル３の沈下位置を制御し、その上の造形物５の上面位置と液面Ｌとの位置関係を一定に維持する。レーザビームＢは、レーザビーム照射機構によって液面Ｌの位置に収束しつつ予め設定してある軌跡に沿って液面Ｌ上を移動するように制御される。以上の一連の制御はコンピュータで構成されるコントローラ２１，２２によって実行される。
【００２５】
光硬化性樹脂１としては、目的とする造形物５の特性によって様々に異なった種類のものを採用するが、例えば、エポキシ系、ウレタン系、イミド系、オキセタン系の光硬化性樹脂を使用する。さらに具体例を挙げれば、光硬化性樹脂１として、旭電化工業株式会社製、商品名：アデカラスキュアＨＳ−６８０、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリアリールスホニウムヘキサフルオロアンチモネートの混合物を使用することができる。
【００２６】
樹脂タンク２内に貯溜させてある光硬化性樹脂１の液中には増量用粒材１６を混入してあり、この増量用粒材１６の体積によって光硬化性樹脂１の液面Ｌを嵩上げしている。この増量用粒剤１６の使用は特に限定されるものではないが、その使用によって光硬化性樹脂１の使用量を削減できる利点がある。
【００２７】
本実施の形態の光造形装置は、低圧スプレーガン８は多色に着色された光硬化性樹脂を低圧スプレーし、その着色樹脂にレーザビームＢを照射することで硬化させ、単色あるいは多色に着色された造形物５を光造形する。図３は多色着色光硬化性樹脂の供給機構部分の詳しい構成である。２１はメインコントローラ、２２は着色樹脂供給コントロール用のサブコントローラ、３１はディスペンサー、３２は圧空気供給コントローラ、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは例えば赤青黄等のＡ色、Ｂ色、Ｃ色それぞれに着色された未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する着色樹脂タンクである。このタンクの数に特に制限されることはなく、必要に応じて増減される。また各タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにはヒータ３４が設置してあり、着色樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれを約６０℃に予熱して粘度を低くめている。このヒータ３４は必要に応じて設置すればよいものであるが、予熱して樹脂粘度をほぼ一定のしかも低い粘度に保つことで樹脂供給制御が円滑になり、また低圧スプレーしたときの樹脂厚みの制御の精度を高めることができる。
【００２８】
ディスペンサー３１は、着色樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの中に入っている調色された光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃのうち選択された色のものを樹脂供給チューブ１０を通じて低圧スプレーガン８に所定の圧力で供給する制御をしており、サブコントローラ２２がこのディスペンサー３１を制御している。また圧空気供給コントローラ３２は圧空気供給チューブ１０，１１を通じて所定圧の圧空気を低圧スプレーガン８に供給する制御をし、この圧空気供給コントローラ３２に対してもサブコントローラ２２が制御する。サブコントローラ２２はさらに、メインコントローラ２１からの指令を受けてアクチュエータ６を駆動し、最終的に低圧スプレーガン８が所定の軌跡を描くように移動しながら造形面に連続的に、かつ一定厚みになるように所望の色の着色樹脂を低圧スプレーしていく動作を制御する。
【００２９】
次に、上記構成の光造形装置による光造形方法について説明する。多色着色樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃそれぞれにはあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれを貯蔵し、ヒータ３４にて予熱しておく。ＸＹ２軸移動するアクチュエータ６に取り付けた支持部材７に低圧スプレーガン８を取り付ける。そしてこの低圧スプレーガン８の所定の口に樹脂供給チューブ９、圧空気チューブ１０，１１それぞれを接続し、ディスペンサー３１、圧空気供給コントローラ３２にて所要の着色樹脂と圧空気を低圧スプレーガン８に供給する。そしてアクチュエータ６を駆動し、この低圧スプレーガン８を造形テーブル３上方の造形面を移動して造形物５の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら着色光硬化性樹脂を低圧スプレーさせる。そしてこの低圧スプレーの後、レーザビームＢを所定の軌跡を描くように照射して先にスプレーされ、一定厚みに層になっている未硬化の光硬化樹脂を硬化させ、１層分だけ光造形する。
【００３０】
次には、１層分の厚みだけ造形テーブル３を降下させ、また液面調整シリンダー１５を液面Ｌが常に一定になるように引き上げ、液面Ｌを落ち着かせた後、上と同様にして、供給する樹脂の色を決定し、該当する色の光硬化樹脂を低圧スプレーガン８に供給しつつ、この低圧スプレーガン８を造形テーブル３上の造形物５の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら着色光硬化性樹脂を低圧スプレーさせ、その後、レーザビームＢを照射して次の１層分だけ光造形する。以下、同様の動作を繰り返すことで造形テーブル３上に所定の造形物５を造形する。
【００３１】
なお、上述したように、低圧スプレーガン８には、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーすることで、樹脂吐出物を飛散せず、付着面の樹脂厚みにムラを発生させずに所定厚みの未硬化樹脂層を造形面に形成することができ、品質の良い造形物５を光造形することができる。また、樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれをヒータ３４にて一定の粘度になるように予熱しておくことで、いっそう厚みムラのない未硬化樹脂層を造形面に形成することができ、いっそう品質の良い造形物５を光造形することができる。
【００３２】
以上のように本実施の形態の光造形装置及び光造形方法によれば、多色に着色した造形物の光造形が可能であり、コータを使用せずにほぼ造形軌跡に沿って移動させながら低圧スプレーガンにて未硬化樹脂を低圧スプレーしていくので造形中の部品インサートが可能である。またコータを必要としないために装置の小型化が可能であり、コストの低減は可能となる。さらに、スプレーにて未硬化樹脂層を造形面に形成するので、メタリック物質、沈降性顔料を含有させた光硬化性樹脂の光造形が可能となる。
【００３３】
尚、上記実施の形態では多色着色造形物の光造形装置及び光造形方法について説明したが、装置の単純化のために必要であれば低圧スプレーを利用して、単色の光硬化性樹脂を用いた光造形を行う光造形装置及び光造形方法も可能である。その場合、タンク数が少なくでき、またコントロールも簡略化でき、コスト的なメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施の形態の光造形装置の断面図。
【図２】上記実施の形態の光造形装置におけるアクチュエータ及び造形テーブルの部分の平面図。
【図３】上記実施の形態の光造形装置の制御機構のブロック図。
【図４】上記実施の形態で使用する低圧スプレーガンの斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１ 光硬化性樹脂
２ 樹脂タンク
３ 造形テーブル
４ 駆動機構
５ 造形物
６ アクチュエータ
６Ｘ Ｘ軸部材
６Ｙ Ｙ軸部材
７ 支持部材
８ 低圧スプレーガン
９ 樹脂供給チューブ
１０ 圧空気チューブ
１１ 制御圧空気チューブ
２１ メインコントローラ
２２ サブコントローラ
３１ ディスペンサー
３２ 空気圧コントローラ
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ 着色樹脂タンク
Ｂ レーザビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光造形装置及び光造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に光造形装置では、少なくとも目的の造形物の高さ分よりも深くなる量だけ未硬化の光硬化性樹脂を樹脂タンクに充填し、その未硬化の光硬化性樹脂中で造形テーブルを徐々に沈降させながら目的の造形物の該当高さ位置における輪切り断面形状に相当する軌跡を描くようにレーザビームを光硬化性樹脂の表面に照射することによって造形物を徐々に成長させていき、最終的に目的とする造形物を造形テーブル上に造形する。
【０００３】
このような光造形装置にあって、従来は造形テーブル上の造形物の上面に未硬化の光硬化性樹脂をノズルから吐出させた後コータにて所定の厚みに均し、その後にレーザビームを所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂の表面に照射することによって一定厚みずつ光造形していくようにしている。
【０００４】
ところが、このような従来の光造形装置及び方法では、未硬化の光硬化性樹脂を造形テーブル上の造形物の上に吐出させた後にその樹脂を一定の厚みに均すためのコータが必ず必要であり、このコータが造形面を絶えず往復して造形面に接触するため、ねじ止め部品等のインサートができず、造形対象に制約が大きい問題点があった。
【０００５】
このような技術的な課題を解決するものとして、特開２００１−１６２６８７号公報（特許文献１）にはノズルを造形面に所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂を造形面に噴き出させた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて造形する技術が開示されている。
【０００６】
ところが、ノズルを造形面に所定の軌跡を描くように移動させながら未硬化の光硬化性樹脂を噴き出させる場合、未硬化の光硬化性樹脂が霧散し、実際に光造形をさせたい位置に所定の厚みの未硬化樹脂層を確実に形成することが困難であり、それを確保しようとすれば広い範囲で一面に未硬化樹脂層を形成する必要があり、結果的には未硬化のまま排出する樹脂量が多くなる問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−１６２６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、光造形面の全体ではなく、レーザビームを照射して光硬化させたい軌跡に沿って未硬化の光硬化性樹脂をスプレーして光造形することができ、コータを必要としないために装置コストを低めることができると共にコータを移動させる時間を必要としないために造形作業時間を短くすることができ、加えて未硬化のまま廃棄する樹脂の無駄を少なくでき、光硬化性樹脂の使用効率の向上が図れる光造形技術を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、多色に着色した造形物が造形できる光造形技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、前記樹脂タンクから光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたものである。
【００１０】
請求項１の発明の光造形装置では、アクチュエータにて低圧スプレーガンで造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサーにて樹脂タンクから光硬化性樹脂を低圧スプレーガンに供給してこの低圧スプレーガンから光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで１層分の光造形を行う。
【００１１】
請求項２の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、それぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクと、前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたものである。
【００１２】
請求項２の発明の光造形装置では、アクチュエータにて低圧スプレーガンで造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように移動させながら、ディスペンサーにて着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクから所要の色に着色された着色光硬化性樹脂を低圧スプレーガンに供給してこの低圧スプレーガンから着色光硬化性樹脂を造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描くように低圧スプレーし、この後、レーザビームを所定の軌跡を描くように移動させて未硬化の光硬化性樹脂を硬化させることで１層分の着色光造形を行う。
【００１３】
請求項１又は２の発明の光造形装置において、低圧スプレーガンは、樹脂供給圧が２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、エア圧が０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２、スプレー距離が５〜２００ｍｍで造形物の上面に一定厚みに光硬化性樹脂膜を低圧スプレーするものとすることができる。また、また、未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして低圧スプレーするものとすることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、樹脂タンクに未硬化の光硬化性樹脂を収容し、ディスペンサーにより前記樹脂タンクから未硬化の光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形するものである。
【００１５】
請求項６の発明は、未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、多色着色樹脂タンクそれぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容し、ディスペンサーにて前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形するものである。
【００１６】
請求項５又は６の発明の光造形方法においては、低圧スプレーガンに、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーさせるものとすることができる。また、樹脂タンクに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして低圧スプレーするものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、光造形面の全体ではなく、レーザビームを照射して光硬化させたい軌跡に沿って未硬化の光硬化性樹脂をスプレーして光造形することができ、コータを必要としないために装置コストを低めることができると共にコータを移動させる時間を必要としないために造形作業時間を短くすることができ、加えて未硬化のまま廃棄する樹脂の無駄を少なくでき、光硬化性樹脂の使用効率の向上が図れる光造形技術を提供することを目的とする。
【００１８】
また本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、多色に着色した造形物が光造形できる。
【００１９】
さらに本発明の光造形装置及び光造形方法によれば、低圧スプレーガンにて低圧スプレーするときに光硬化性樹脂を一様にして適切な厚みで所定の軌跡を描くように造形面に供給することができ、コータを用いることなく各造形層の厚みを正確にコントロールしながら光造形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図３は本発明の１つの実施の形態の光造形装置の構成を示している。必要量の光硬化性樹脂１を貯溜する樹脂タンク２内に昇降する造形テーブル３が配置してある。この造形テーブル３は、図示しないモータによって昇降される駆動機構４に結合されていて、駆動機構４の昇降動作によって昇降する。通常、この造形テーブル３は、造形作業の開始当初は光硬化性樹脂１の液面Ｌの直下、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に調整し、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ刻みという一定寸法刻みで降下され、その上に造形物５を一定厚みの造形層を段々に成長させていくものである。
【００２１】
造形テーブル３の上方にはＸＹ２軸方向に移動するアクチュエータ６が配置され、このアクチュエータ６には支持部材７が取り付けられている。支持部材７には低圧スプレーガン８が装着してある。このアクチュエータ６は、Ｘ軸移動部材６ＸとＹ軸移動部材６Ｙとで構成され、Ｙ軸部材６Ｙに支持部材７が取り付けてある。そしてＸ軸部材６Ｘに内装してあるボールねじを同じく内蔵してあるモータにて回転させることにより、このボールねじを螺合させてあるＹ軸部材６Ｙ側のナット部材をＸ軸方向に移動させ、同時にＹ軸部材６ＹをＸ軸方向に平行移動させることができる。またＹ軸部材６Ｙに内装してあるボールねじを同じく内蔵してあるモータにて回転させることにより、このボールねじと螺合させてあるナット部材をＹ軸方向に移動させ、同時にこのナット部材に結合されている支持部材７をＹ軸方向に移動させることができる。そして、このアクチュエータ６におけるＹ軸部材６ＹのＸ軸方向の移動とＹ軸部材６Ｙに対して支持部材７のＹ軸方向の移動との直交２軸方向の移動により、結果として支持部材７及びこれに装着されている低圧スプレーガン８が造形面をＸＹ２軸方向で任意の方向に移動させることができるようになっている。
【００２２】
この低圧スプレーガン８には吐出物が飛散しないこと、付着面の吐出物に付着ムラが発生しないことが必要であり、これに応えるものとしては低圧スプレーができるスプレーガンがふさわしく、例えば、スプレーバルブ７８０Ｓ−ＳＳ（商品名）を採用することができる。低圧スプレーバルブ８は図４に示すような構造であり、樹脂供給チューブ９、圧空気チューブ１０、そして制御圧空気チューブ１１が接続されている。樹脂供給チューブ９による樹脂供給圧は２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、圧空気チューブ１０による樹脂吐出用の空気圧は０．１ｋｇ／ｃｍ２〜２．０ｋｇ／ｃｍ２であることが望ましく、特に樹脂供給圧は３．５ｋｇ／ｃｍ２程度、空気圧は０．５ｋｇ／ｃｍ２程度が実用的である。
【００２３】
この低圧スプレーガン８は、造形中の造形物５の上方を所定の軌跡を描くように平面移動しながら未硬化の光硬化性樹脂を低圧スプレーすることによって少なくとも造形物５の上面とその周辺に薄く一定厚みの未硬化の光硬化性樹脂１の膜を形成する働きをする。
【００２４】
図１〜図３において、液面調整シリンダー１５は液面下に没している造形テーブル３と駆動機構４の体積に見合う体積分だけ液中から引き上げられるものであり、これによって光硬化性樹脂１の液面Ｌが常にほぼ一定の位置に維持できるようにしてある。液面センサー１６は光硬化性樹脂１の液面を監視し、その信号を駆動機構４とレーザビーム照射機構（図示せず）にフィードバックしている。この液面センター１６の液面Ｌの検出信号によって駆動機構４は、造形テーブル３の沈下位置を制御し、その上の造形物５の上面位置と液面Ｌとの位置関係を一定に維持する。レーザビームＢは、レーザビーム照射機構によって液面Ｌの位置に収束しつつ予め設定してある軌跡に沿って液面Ｌ上を移動するように制御される。以上の一連の制御はコンピュータで構成されるコントローラ２１，２２によって実行される。
【００２５】
光硬化性樹脂１としては、目的とする造形物５の特性によって様々に異なった種類のものを採用するが、例えば、エポキシ系、ウレタン系、イミド系、オキセタン系の光硬化性樹脂を使用する。さらに具体例を挙げれば、光硬化性樹脂１として、旭電化工業株式会社製、商品名：アデカラスキュアＨＳ−６８０、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリアリールスホニウムヘキサフルオロアンチモネートの混合物を使用することができる。
【００２６】
樹脂タンク２内に貯溜させてある光硬化性樹脂１の液中には増量用粒材１６を混入してあり、この増量用粒材１６の体積によって光硬化性樹脂１の液面Ｌを嵩上げしている。この増量用粒剤１６の使用は特に限定されるものではないが、その使用によって光硬化性樹脂１の使用量を削減できる利点がある。
【００２７】
本実施の形態の光造形装置は、低圧スプレーガン８は多色に着色された光硬化性樹脂を低圧スプレーし、その着色樹脂にレーザビームＢを照射することで硬化させ、単色あるいは多色に着色された造形物５を光造形する。図３は多色着色光硬化性樹脂の供給機構部分の詳しい構成である。２１はメインコントローラ、２２は着色樹脂供給コントロール用のサブコントローラ、３１はディスペンサー、３２は圧空気供給コントローラ、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは例えば赤青黄等のＡ色、Ｂ色、Ｃ色それぞれに着色された未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する着色樹脂タンクである。このタンクの数に特に制限されることはなく、必要に応じて増減される。また各タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにはヒータ３４が設置してあり、着色樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれを約６０℃に予熱して粘度を低くめている。このヒータ３４は必要に応じて設置すればよいものであるが、予熱して樹脂粘度をほぼ一定のしかも低い粘度に保つことで樹脂供給制御が円滑になり、また低圧スプレーしたときの樹脂厚みの制御の精度を高めることができる。
【００２８】
ディスペンサー３１は、着色樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの中に入っている調色された光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃのうち選択された色のものを樹脂供給チューブ１０を通じて低圧スプレーガン８に所定の圧力で供給する制御をしており、サブコントローラ２２がこのディスペンサー３１を制御している。また圧空気供給コントローラ３２は圧空気供給チューブ１０，１１を通じて所定圧の圧空気を低圧スプレーガン８に供給する制御をし、この圧空気供給コントローラ３２に対してもサブコントローラ２２が制御する。サブコントローラ２２はさらに、メインコントローラ２１からの指令を受けてアクチュエータ６を駆動し、最終的に低圧スプレーガン８が所定の軌跡を描くように移動しながら造形面に連続的に、かつ一定厚みになるように所望の色の着色樹脂を低圧スプレーしていく動作を制御する。
【００２９】
次に、上記構成の光造形装置による光造形方法について説明する。多色着色樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃそれぞれにはあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれを貯蔵し、ヒータ３４にて予熱しておく。ＸＹ２軸移動するアクチュエータ６に取り付けた支持部材７に低圧スプレーガン８を取り付ける。そしてこの低圧スプレーガン８の所定の口に樹脂供給チューブ９、圧空気チューブ１０，１１それぞれを接続し、ディスペンサー３１、圧空気供給コントローラ３２にて所要の着色樹脂と圧空気を低圧スプレーガン８に供給する。そしてアクチュエータ６を駆動し、この低圧スプレーガン８を造形テーブル３上方の造形面を移動して造形物５の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら着色光硬化性樹脂を低圧スプレーさせる。そしてこの低圧スプレーの後、レーザビームＢを所定の軌跡を描くように照射して先にスプレーされ、一定厚みに層になっている未硬化の光硬化樹脂を硬化させ、１層分だけ光造形する。
【００３０】
次には、１層分の厚みだけ造形テーブル３を降下させ、また液面調整シリンダー１５を液面Ｌが常に一定になるように引き上げ、液面Ｌを落ち着かせた後、上と同様にして、供給する樹脂の色を決定し、該当する色の光硬化樹脂を低圧スプレーガン８に供給しつつ、この低圧スプレーガン８を造形テーブル３上の造形物５の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら着色光硬化性樹脂を低圧スプレーさせ、その後、レーザビームＢを照射して次の１層分だけ光造形する。以下、同様の動作を繰り返すことで造形テーブル３上に所定の造形物５を造形する。
【００３１】
なお、上述したように、低圧スプレーガン８には、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーすることで、樹脂吐出物を飛散せず、付着面の樹脂厚みにムラを発生させずに所定厚みの未硬化樹脂層を造形面に形成することができ、品質の良い造形物５を光造形することができる。また、樹脂タンク３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれをヒータ３４にて一定の粘度になるように予熱しておくことで、いっそう厚みムラのない未硬化樹脂層を造形面に形成することができ、いっそう品質の良い造形物５を光造形することができる。
【００３２】
以上のように本実施の形態の光造形装置及び光造形方法によれば、多色に着色した造形物の光造形が可能であり、コータを使用せずにほぼ造形軌跡に沿って移動させながら低圧スプレーガンにて未硬化樹脂を低圧スプレーしていくので造形中の部品インサートが可能である。またコータを必要としないために装置の小型化が可能であり、コストの低減は可能となる。さらに、スプレーにて未硬化樹脂層を造形面に形成するので、メタリック物質、沈降性顔料を含有させた光硬化性樹脂の光造形が可能となる。
【００３３】
尚、上記実施の形態では多色着色造形物の光造形装置及び光造形方法について説明したが、装置の単純化のために必要であれば低圧スプレーを利用して、単色の光硬化性樹脂を用いた光造形を行う光造形装置及び光造形方法も可能である。その場合、タンク数が少なくでき、またコントロールも簡略化でき、コスト的なメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施の形態の光造形装置の断面図。
【図２】上記実施の形態の光造形装置におけるアクチュエータ及び造形テーブルの部分の平面図。
【図３】上記実施の形態の光造形装置の制御機構のブロック図。
【図４】上記実施の形態で使用する低圧スプレーガンの斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１ 光硬化性樹脂
２ 樹脂タンク
３ 造形テーブル
４ 駆動機構
５ 造形物
６ アクチュエータ
６Ｘ Ｘ軸部材
６Ｙ Ｙ軸部材
７ 支持部材
８ 低圧スプレーガン
９ 樹脂供給チューブ
１０ 圧空気チューブ
１１ 制御圧空気チューブ
２１ メインコントローラ
２２ サブコントローラ
３１ ディスペンサー
３２ 空気圧コントローラ
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ 着色樹脂タンク
Ｂ レーザビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、
前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、
前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、
未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、
前記樹脂タンクから光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、
前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項２】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、
前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、
前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、
それぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクと、
前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、
前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項３】
前記低圧スプレーガンは、造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように水平移動して造形物の上面に一定厚みに光硬化性樹脂膜を低圧スプレーするものであって、
前記低圧スプレーは、樹脂供給圧が２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、エア圧が０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２、スプレー距離が５〜２００ｍｍであ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。
【請求項４】
前記未硬化の光硬化性樹脂を予熱する予熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光造形装置。
【請求項５】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、
ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、
樹脂タンクに未硬化の光硬化性樹脂を収容し、
ディスペンサーにより前記樹脂タンクから未硬化の光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形することを特徴とする光造形方法。
【請求項６】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、
ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、
多色着色樹脂タンクそれぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容し、
ディスペンサーにて前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形することを特徴とする光造形方法。
【請求項７】
前記低圧スプレーガンには、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーさせることを特徴とする請求項５又は６に記載の光造形方法。
【請求項８】
前記樹脂タンクに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして前記低圧スプレーガンに供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光造形方法。
【請求項１】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、
前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、
前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、
未硬化の光硬化性樹脂を貯蔵する樹脂タンクと、
前記樹脂タンクから光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、
前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項２】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形装置において、
前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーする低圧スプレーガンと、
前記低圧スプレーガンを支持し、かつ水平面内で前記所定の軌跡を描くように移動させるアクチュエータと、
それぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容する多色着色樹脂タンクと、
前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給するディスペンサーと、
前記低圧スプレーガン、アクチュエータ、ディスペンサー、レーザビーム及び造形テーブルの動作を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする光造形装置。
【請求項３】
前記低圧スプレーガンは、造形テーブル上方の造形面を所定の軌跡を描くように水平移動して造形物の上面に一定厚みに光硬化性樹脂膜を低圧スプレーするものであって、
前記低圧スプレーは、樹脂供給圧が２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２、エア圧が０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２、スプレー距離が５〜２００ｍｍであ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。
【請求項４】
前記未硬化の光硬化性樹脂を予熱する予熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光造形装置。
【請求項５】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、
ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、
樹脂タンクに未硬化の光硬化性樹脂を収容し、
ディスペンサーにより前記樹脂タンクから未硬化の光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形することを特徴とする光造形方法。
【請求項６】
未硬化の光硬化性樹脂を貯留している樹脂タンク内で、造形テーブルを徐々に沈降させながら造形を必要とする位置にレーザビームを照射することにより、該当位置の未硬化の光硬化性樹脂を硬化させる操作を繰り返すことで、当該造形テーブル上に所定の造形物を造形する光造形方法において、
ＸＹ２軸移動するアクチュエータに低圧スプレーガンを、前記造形テーブル上方の造形面を移動して前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーするように取り付け、
多色着色樹脂タンクそれぞれにあらかじめ染料、顔料等で調色した着色光硬化性樹脂を収容し、
ディスペンサーにて前記多色着色樹脂タンクから所望の着色光硬化性樹脂を前記低圧スプレーガンに供給し、当該低圧スプレーガンから前記造形物の上面に一定厚みに、かつ所定の軌跡を描きながら光硬化性樹脂を低圧スプレーさせた後、レーザビームを所定の軌跡を描くように照射して光造形することを特徴とする光造形方法。
【請求項７】
前記低圧スプレーガンには、樹脂供給圧を２．５ｋｇ／ｃｍ２〜５ｋｇ／ｃｍ２かけ、エア圧を０．５ｋｇ／ｃｍ２〜２ｋｇ／ｃｍ２かけ、スプレー距離を５〜２００ｍｍにして造形物の上面に光硬化性樹脂を低圧スプレーさせることを特徴とする請求項５又は６に記載の光造形方法。
【請求項８】
前記樹脂タンクに貯蔵されている未硬化の光硬化性樹脂を予熱手段にて予熱し、一定の粘度にして前記低圧スプレーガンに供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光造形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２５５９５９（Ｐ２００６−２５５９５９Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７３６３５（Ｐ２００５−７３６３５）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（５９１１９０９５５）北海道 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（５９１１９０９５５）北海道 (121)
【Ｆターム（参考）】
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