JP7797837B2 - Optical molding device and method for manufacturing molded object - Google Patents
Optical molding device and method for manufacturing molded objectInfo
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Description
本発明は、光造形装置および造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a photolithography device and a method for manufacturing a model.
一般に、液状の光硬化性樹脂に、例えば紫外線などの光を照射して、硬化した樹脂からなる三次元の造形物を形成する光造形技術が知られている。特許文献1には、いわゆる規制液面方式として、光硬化性樹脂を貯留した液槽の底面に設けた光透過窓を通じて、この光透過窓に対向配置された基台に向けて造形物の所定の高さ位置における断面(所定断面)に対応する光を照射し、この基台の下面に所定断面と同形状に硬化した樹脂の層(硬化層)を成形する工程と、基台を液槽に対して、所定高さだけ上方へ引き上げる工程とを繰り返すことで、硬化層を積層して目的とする造形物を成形する光造形技術が開示されている。 Stereolithography is a commonly known technique for forming a three-dimensional object from cured resin by irradiating a liquid photocurable resin with light, such as ultraviolet light. Patent Document 1 discloses a so-called controlled liquid level method, in which light corresponding to a cross section (predetermined cross section) of the object at a predetermined height is irradiated through a light-transmitting window provided on the bottom surface of a liquid vat containing the photocurable resin toward a base placed opposite the light-transmitting window, forming a layer of cured resin (cured layer) in the same shape as the predetermined cross section on the underside of the base, and then repeatedly lifting the base a predetermined height above the liquid vat. This process stacks the cured layers to form the desired object.
ところで、従来の規制液面方式では、硬化層の積層により成形された造形物は、液槽内の光硬化性樹脂に浸漬されることになる。このため、照射された光が余剰な光硬化性樹脂を硬化させてしまうこともあり、造形物を精度良く成形する点で改善の余地があった。 However, with the conventional controlled liquid level method, the object formed by stacking cured layers is immersed in the photocurable resin in the liquid tank. As a result, the irradiated light can sometimes harden excess photocurable resin, leaving room for improvement in terms of accurately forming the object.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、造形物を精度良く成形することができる光造形装置および造形物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a photopolymerization device and a method for manufacturing a molded object that can mold a molded object with high precision.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光造形装置は、光硬化性樹脂を貯留し、底面に光透過部が設けられた造形槽と、光透過部を通じて光硬化性樹脂を硬化させる光を照射する光照射部と、光透過部に対向し、造形槽に対して昇降可能であり、光の照射による硬化層を積層してなる造形物を保持するプラットホームと、プラットホームに対して昇降可能とするとともに、筒状に形成されてプラットホームの外側に気密部材を介して配置され、プラットホームと協働して気密空間を形成する隔壁と、気密空間への気体の給入または排出を行う給排気部と、プラットホームおよび隔壁をそれぞれ昇降させ、隔壁の底面および気密空間の下面と光透過部との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成する昇降制御部と、給排気部の動作により、光硬化性樹脂層の液面を造形物の下面に接触させる給排気制御部と、造形物の所定の高さの断面形状に対応する光を、光照射部から光硬化性樹脂層に照射させて硬化層を形成する照射制御部と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the optical shaping device of the present invention comprises a modeling tank that stores photocurable resin and has a light-transmitting section on its bottom surface; a light irradiation section that irradiates the photocurable resin with light that cures through the light-transmitting section; a platform that faces the light-transmitting section, is movable up and down relative to the modeling tank, and holds a model formed by stacking layers that have been cured by irradiating light; and a cylindrically shaped platform that is movable up and down relative to the platform and is arranged on the outside of the platform via an airtight member, and holds the platform. The system includes a partition wall that cooperates with the platform to form an airtight space; an air supply/exhaust unit that supplies and exhausts gas to and from the airtight space; a lifting/lowering control unit that raises and lowers the platform and partition wall, respectively, to form a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the bottom surface of the partition wall and the underside of the airtight space and the light-transmitting unit; an air supply/exhaust control unit that operates the air supply/exhaust unit to bring the liquid surface of the photocurable resin layer into contact with the underside of the model; and an irradiation control unit that irradiates the photocurable resin layer from the light irradiation unit with light that corresponds to the cross-sectional shape of the model at a predetermined height, thereby forming a cured layer.
また、本発明は、光硬化性樹脂を貯留し、底面に光透過部が設けられた造形槽と、光透過部を通じて光硬化性樹脂を硬化させる光を照射する光照射部と、光透過部に対向し、造形槽に対して昇降可能なプラットホームと、プラットホームに対して昇降可能とするとともに、筒状に形成されてプラットホームの外側に気密部材を介して配置され、プラットホームと協働して気密空間を形成する隔壁と、気密空間への気体の給入または排出を行う給排気部と、を備えた光造形装置を用いた造形物の製造方法であって、プラットホームおよび隔壁をそれぞれ昇降させ、隔壁の底面および気密空間の下面と光透過部との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成するステップと、給排気部の動作により、光硬化性樹脂層の液面を造形物の下面に接触させるステップと、造形物の所定の高さの断面形状に対応する光を、光照射部から光硬化性樹脂層に照射させて硬化層を形成するステップと、プラットホームに対して隔壁を所定厚みだけ相対的に降下させるステップと、を繰り返し実行する。 The present invention also relates to a photo-lithography device for modeling, which includes a modeling tank that stores photocurable resin and has a light-transmitting section on its bottom surface, a light irradiation section that irradiates light that cures the photocurable resin through the light-transmitting section, a platform that faces the light-transmitting section and can be raised and lowered relative to the modeling tank, a partition wall that can be raised and lowered relative to the platform, is cylindrical, and is arranged on the outside of the platform via an airtight member, forming an airtight space in cooperation with the platform, and an air supply/exhaust section that supplies and exhausts gas to and from the airtight space. This method for manufacturing an object involves repeatedly performing the following steps: raising and lowering the platform and partition wall to form a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the bottom surface of the partition wall and the underside of the airtight space and the light-transmitting section; operating the air supply and exhaust section to bring the liquid surface of the photocurable resin layer into contact with the underside of the model; irradiating the photocurable resin layer with light from the light irradiation section that corresponds to the cross-sectional shape of the model at a predetermined height to form a hardened layer; and lowering the partition wall by a predetermined thickness relative to the platform.
本発明によれば、造形物を精度良く成形することができる、という効果を奏する。 The present invention has the effect of enabling shaped objects to be molded with high precision.
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含む。また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments, and when there are multiple embodiments, it also includes configurations that combine the various embodiments. Furthermore, in the following embodiments, identical parts will be designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
また、以下の実施形態の説明において、特段のただし書きがない限り、硬化していない液状の光硬化性樹脂を単に光硬化性樹脂という。また、液状の光硬化性樹脂を硬化させて成形した光造形物を、三次元造形物あるいは単に造形物という。この三次元造形物は、成形する複数の硬化層をすべて積層した完成品に限るものではなく、途中の硬化層まで積層した段階の未完成品も含む。 In addition, in the following description of the embodiments, unless otherwise specified, uncured liquid photocurable resin will be simply referred to as photocurable resin. Furthermore, a photo-fabricated object formed by curing liquid photocurable resin will be referred to as a three-dimensional object or simply as a model. This three-dimensional object is not limited to a finished product in which all of the multiple cured layers to be molded are stacked, but also includes an unfinished product in which only intermediate cured layers have been stacked.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態にかかる光造形装置の基本構成を示す模式図である。光造形装置10は、図1に示すように、造形槽11と、プラットホーム12と、隔壁13と、光照射部20と、制御部30とを備える。また、本実施形態では、光造形装置10は、チャンバ40と、チャンバ内圧調整部41とを備えている。
[First embodiment]
Fig. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of a photo-lithography apparatus according to a first embodiment. As shown in Fig. 1, the photo-lithography apparatus 10 includes a modeling tank 11, a platform 12, a partition wall 13, a light irradiation unit 20, and a control unit 30. In this embodiment, the photo-lithography apparatus 10 also includes a chamber 40 and a chamber internal pressure adjustment unit 41.
造形槽11は、上面が開放した皿形状であり、液状の光硬化性樹脂1を貯留可能となっている。造形槽11は底面に光透過プレート(光透過部)14を有する。この光透過プレート14は、光硬化性樹脂1を硬化させる光を透過する。 The modeling tank 11 is dish-shaped with an open top and is capable of storing liquid photocurable resin 1. The modeling tank 11 has a light-transmitting plate (light-transmitting portion) 14 on its bottom. This light-transmitting plate 14 transmits light that cures the photocurable resin 1.
光硬化性樹脂1は、三次元造形物2の原材料であり、例えば、アクリル化合物やビニル化合物等の重合性化合物を含む。また、光硬化性樹脂1は、光照射によりラジカル種等を発生する重合開始剤を含むことが好ましい。 The photocurable resin 1 is the raw material for the three-dimensional object 2 and contains polymerizable compounds such as acrylic compounds and vinyl compounds. It is also preferable that the photocurable resin 1 contains a polymerization initiator that generates radical species upon irradiation with light.
プラットホーム12は、硬化した光硬化性樹脂1による造形物2を保持するものであり、光透過プレート14と対向して造形槽11の上方に配置される。プラットホーム12は、例えば円板状あるいは四角板状などの多角形板状に形成され、その下面12Aが光透過プレート14とほぼ平行となるように配置される。また、プラットホーム12は、プラットホーム昇降機構15に接続され、このプラットホーム昇降機構15の動作により、造形槽11に対して昇降可能に設けられている。具体的には、プラットホーム12は、光透過プレート14に対して接近したり退避したりすることが可能であり、光透過プレート14と対向する下面12Aに成形された造形物2を保持する。 The platform 12 holds the object 2 made from the cured photocurable resin 1, and is positioned above the modeling tank 11, facing the light-transmitting plate 14. The platform 12 is formed in a polygonal plate shape, such as a circular or rectangular plate, and is positioned so that its lower surface 12A is approximately parallel to the light-transmitting plate 14. The platform 12 is also connected to a platform lifting mechanism 15, and is configured to be able to rise and fall relative to the modeling tank 11 by operating this platform lifting mechanism 15. Specifically, the platform 12 can move toward and away from the light-transmitting plate 14, and holds the object 2 molded on its lower surface 12A facing the light-transmitting plate 14.
隔壁13は、プラットホーム12の外側に配置され、プラットホーム12および造形物2を内側に収容する。隔壁13は、プラットホーム12の形状に対応した筒形状(円筒形状あるいは四角筒形状などの多角形筒形状)に形成されている。また、隔壁13は、隔壁昇降機構16に接続され、この隔壁昇降機構16の動作により、プラットホーム12に対して昇降可能に設けられている。すなわち、隔壁13は、プラットホーム12に対して相対的に上昇したり、下降したりすることが可能である。 The partition wall 13 is disposed on the outside of the platform 12 and houses the platform 12 and the model 2 inside. The partition wall 13 is formed in a tubular shape (cylindrical or polygonal tubular shape such as a rectangular tubular shape) that corresponds to the shape of the platform 12. The partition wall 13 is also connected to a partition wall lifting mechanism 16, and is arranged so that it can be raised and lowered relative to the platform 12 by the operation of this partition wall lifting mechanism 16. In other words, the partition wall 13 can be raised and lowered relative to the platform 12.
また、プラットホーム12の外周縁には、このプラットホーム12と隔壁13との間をシールする気密部材17が配置されている。この気密部材17は、例えばゴムなどの弾性部材により形成されたOリングである。気密部材17は、弾性変形した際の復元力により隔壁13の内面に付勢され、プラットホーム12と隔壁13との間をシールする。この気密部材17により、プラットホーム12と隔壁13との気密性が確保される。このため、プラットホーム12および隔壁13を光硬化性樹脂1内に降下させた場合、これらプラットホーム12および隔壁13と光硬化性樹脂1とで区画された空間3(気密空間)が形成される。 An airtight member 17 is also arranged on the outer periphery of the platform 12 to seal the gap between the platform 12 and the partition wall 13. This airtight member 17 is an O-ring made of an elastic material such as rubber. The airtight member 17 is biased against the inner surface of the partition wall 13 by its restoring force when elastically deformed, thereby sealing the gap between the platform 12 and the partition wall 13. This airtight member 17 ensures airtightness between the platform 12 and the partition wall 13. Therefore, when the platform 12 and the partition wall 13 are lowered into the photocurable resin 1, a space 3 (airtight space) is formed between the platform 12, the partition wall 13, and the photocurable resin 1.
光照射部20は、造形槽11の下方、すなわち光透過プレート14を挟んでプラットホーム12と反対側に配置される。光照射部20は、光透過プレート14を通じて、光硬化性樹脂1を硬化させる光Lを光硬化性樹脂1に向けて照射する。照射する光Lは、光硬化性樹脂1を硬化可能なものであればよく、例えば、紫外光や短波長の可視光が用いられる。光照射部20は、紫外線ランプ等の光源21と、画像形成素子22と、反射ミラー23と、投影レンズ24等を備える。 The light irradiation unit 20 is disposed below the modeling tank 11, i.e., on the opposite side of the platform 12 across the light-transmitting plate 14. The light irradiation unit 20 irradiates the photocurable resin 1 with light L, which cures the photocurable resin 1, through the light-transmitting plate 14. The irradiated light L may be any light capable of curing the photocurable resin 1, such as ultraviolet light or short-wavelength visible light. The light irradiation unit 20 includes a light source 21, such as an ultraviolet lamp, an image forming element 22, a reflecting mirror 23, a projection lens 24, etc.
光源21は、画像形成素子22に照射する光を発するものであり、例えば紫外線ランプ等が用いられる。画像形成素子22は、形成すべき造形物2の各層の形状データに応じて変調するものであり、例えばエルコス(LCOS:Liquid Crystal On Silicon)デバイスやデジタル・ミラー・デバイス(DMD:Digital Mirror Device)又は液晶デバイスを用いることができる。反射ミラー23は、画像形成素子22で変調された光を投影レンズ24に向けて反射する。投影レンズ24は、反射ミラー23で反射された光を結像する。なお、光照射部20は、これに限るものではなく、例えばレーザー光源とミラーの駆動を利用したレーザー走査装置や、反射光学系や屈折光学系を利用した光学装置を用いてもよい。 The light source 21 emits light that is irradiated onto the image-forming element 22, and may be, for example, an ultraviolet lamp. The image-forming element 22 modulates the light according to the shape data for each layer of the object 2 to be formed, and may be, for example, an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) device, a digital mirror device (DMD), or a liquid crystal device. The reflecting mirror 23 reflects the light modulated by the image-forming element 22 toward the projection lens 24. The projection lens 24 forms an image using the light reflected by the reflecting mirror 23. Note that the light irradiation unit 20 is not limited to this, and may also be, for example, a laser scanning device that uses a laser light source and mirror drive, or an optical device that uses a reflective or refractive optical system.
チャンバ40は、少なくとも造形槽11、プラットホーム12、隔壁13、光照射部20および各昇降機構15,16などを収容して、内部環境を外部から密閉する容器である。チャンバ内圧調整部41は、配管42を通じて、チャンバ40の内部に気体(例えば空気や窒素など)を導入したり、チャンバ40の外部に気体を排出したりすることでチャンバ40の内圧を調整する。このチャンバ40の内圧を微調整することにより、上記した空間3の下面の位置を自在に調整することが可能となる。 The chamber 40 is a container that houses at least the modeling tank 11, platform 12, partition wall 13, light irradiation unit 20, and each lifting mechanism 15, 16, etc., and seals the internal environment from the outside. The chamber internal pressure adjustment unit 41 adjusts the internal pressure of the chamber 40 by introducing gas (e.g., air or nitrogen) into the chamber 40 or discharging gas to the outside of the chamber 40 through piping 42. By fine-tuning the internal pressure of this chamber 40, it is possible to freely adjust the position of the underside of the above-mentioned space 3.
制御部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などで構成された演算処理装置であり、光造形装置10の各部と接続され、これらの動作を制御する。制御部30は、造形物2を製造する製造方法にかかるプログラムを記憶するとともに、このプログラムをメモリにロードして、プログラムに含まれる命令を実行する。制御部30には図示しない内部メモリが含まれ、内部メモリは制御部30におけるプログラム等のデータの一時記憶などに用いられる。 The control unit 30 is an arithmetic processing device, such as a CPU (Central Processing Unit), that is connected to and controls the operation of each component of the optical shaping apparatus 10. The control unit 30 stores a program related to the manufacturing method for manufacturing the object 2, loads this program into memory, and executes the instructions contained in the program. The control unit 30 includes an internal memory (not shown), which is used for temporary storage of data such as programs in the control unit 30.
制御部30は、昇降制御部31と、照射制御部32と、チャンバ内圧制御部33とを備える。昇降制御部31は、プラットホーム昇降機構15および隔壁昇降機構16の動作を制御することにより、プラットホーム12および隔壁13の高さ位置をそれぞれ制御する。すなわち、昇降制御部31は、造形槽11に対してプラットホーム12および隔壁13を連動して昇降させたり、プラットホーム12を隔壁13に対して相対的に昇降させたりすることができる。昇降制御部31は、プラットホーム12および隔壁13をそれぞれ昇降させることで、隔壁13の下面および空間3の下面と光透過プレート14との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成する。 The control unit 30 includes a lift control unit 31, an irradiation control unit 32, and a chamber internal pressure control unit 33. The lift control unit 31 controls the operation of the platform lifting mechanism 15 and the partition lifting mechanism 16 to control the height positions of the platform 12 and the partition 13, respectively. That is, the lift control unit 31 can raise and lower the platform 12 and the partition 13 in conjunction with each other relative to the modeling tank 11, or raise and lower the platform 12 relative to the partition 13. By raising and lowering the platform 12 and the partition 13, respectively, the lift control unit 31 forms a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the light-transmitting plate 14 and the lower surfaces of the partition 13 and the space 3.
照射制御部32は、例えば、3次元形状データに基づき、所定の高さ刻みで造形物の断面形状を示す光の照射パターンを演算し、光源21、画像形成素子22などを制御して光硬化性樹脂に光を照射する。このため、照射制御部32は、造形物の所定高さ位置の断面形状に対応する光を、上記空間3の下面と光透過プレート14との間の光硬化性樹脂層に照射することにより、所定厚みの硬化層を形成することができる。チャンバ内圧制御部33は、例えば、隔壁13の内側の空間3の下面(光硬化性樹脂の液面)の位置を監視し、その結果に応じて、チャンバ40の内圧を調整する。このため、空間3の下面の位置を隔壁13の下面に合わせることができ、空間3の下面と光透過プレート14との間の光硬化性樹脂層の厚みを精度良く規定することができる。 The irradiation control unit 32 calculates a light irradiation pattern that indicates the cross-sectional shape of the object at predetermined height intervals, for example, based on the three-dimensional shape data, and controls the light source 21, image forming element 22, etc. to irradiate the photocurable resin with light. Therefore, the irradiation control unit 32 can form a cured layer of a predetermined thickness by irradiating the photocurable resin layer between the lower surface of the space 3 and the light-transmitting plate 14 with light that corresponds to the cross-sectional shape of the object at a predetermined height. The chamber internal pressure control unit 33, for example, monitors the position of the lower surface of the space 3 inside the partition 13 (the liquid level of the photocurable resin) and adjusts the internal pressure of the chamber 40 based on the results. Therefore, the position of the lower surface of the space 3 can be aligned with the lower surface of the partition 13, and the thickness of the photocurable resin layer between the lower surface of the space 3 and the light-transmitting plate 14 can be precisely determined.
次に、図2から図7を参照して、第1実施形態にかかる造形物の製造方法を説明する。これらの図では、図1に示した光造形装置10の一部を模式的に示している。まず、図2に示すように、昇降制御部31は、プラットホーム12の下面12Aと隔壁13の下面(底面)13Aとが面一となるように、プラットホーム12および隔壁13の高さ位置を調整する。次に、昇降制御部31は、光硬化性樹脂1が貯留された造形槽11より高く配置されたプラットホーム12及び隔壁13を造形槽11内に降下させ、隔壁13の下面13Aと光透過プレート14との間が所定距離Tとなる位置に配置する。ここで所定距離Tは、成形する硬化層の一層分の厚み(例えば、数μmから100μm程度)に設定されている。この場合、プラットホーム12と光透過プレート14との間には、所定距離Tと同一の所定厚みTの光硬化性樹脂層1aが形成されている。 Next, a method for manufacturing a molded object according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 7. These figures schematically illustrate a portion of the optical molding apparatus 10 shown in FIG. 1. First, as shown in FIG. 2, the lifting control unit 31 adjusts the height positions of the platform 12 and the partition wall 13 so that the lower surface 12A of the platform 12 and the lower surface (bottom surface) 13A of the partition wall 13 are flush with each other. Next, the lifting control unit 31 lowers the platform 12 and the partition wall 13, which are positioned higher than the molding tank 11 storing the photocurable resin 1, into the molding tank 11, and positions them so that the lower surface 13A of the partition wall 13 and the light-transmitting plate 14 are spaced a predetermined distance T apart. Here, the predetermined distance T is set to the thickness of one layer of the cured layer to be molded (e.g., several μm to approximately 100 μm). In this case, a photocurable resin layer 1a having a predetermined thickness T, the same as the predetermined distance T, is formed between the platform 12 and the light-transmitting plate 14.
続いて、照射制御部32は、成形目的の造形物2の3次元形状データに基づき、この造形物2の所定高さにおける断面形状を示す照射パターンを演算し、第1層の断面形状に対応する光Lを、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂層1aに照射する。これにより、光硬化性樹脂層1aは、第1層の断面形状と同一形状に硬化する。このため、図3に示すように、プラットホーム12には第1層となる所定厚みTの硬化層2aが保持される。 Next, the irradiation control unit 32 calculates an irradiation pattern that indicates the cross-sectional shape of the object 2 at a predetermined height based on the three-dimensional shape data of the object 2 to be molded, and irradiates the photocurable resin layer 1a with light L that corresponds to the cross-sectional shape of the first layer through the light-transmitting plate 14. As a result, the photocurable resin layer 1a hardens to the same shape as the cross-sectional shape of the first layer. Therefore, as shown in Figure 3, a hardened layer 2a of a predetermined thickness T that will become the first layer is held on the platform 12.
続いて、昇降制御部31は、図4に示すように、プラットホーム12および隔壁13を上昇させて、造形槽11よりも高い位置に配置する。次に、昇降制御部31は、図5に示すように、プラットホーム12に対して隔壁13を所定厚みTだけ相対的に降下させる。これにより、隔壁13の下面13Aは、硬化層2aの下面2aAと面一となるとともに、硬化層2aの周囲には、プラットホーム12および隔壁13で区画された空間(気密空間)3が形成される。 Then, as shown in FIG. 4, the lifting control unit 31 raises the platform 12 and the partition wall 13 to a position higher than the modeling tank 11. Next, as shown in FIG. 5, the lifting control unit 31 lowers the partition wall 13 by a predetermined thickness T relative to the platform 12. As a result, the lower surface 13A of the partition wall 13 becomes flush with the lower surface 2aA of the hardened layer 2a, and a space (airtight space) 3 partitioned by the platform 12 and the partition wall 13 is formed around the hardened layer 2a.
続いて、昇降制御部31は、プラットホーム12及び隔壁13を造形槽11内に、隔壁13の下面13Aと光透過プレート14との間が所定距離Tとなるまで鉛直に降下させる。この場合、プラットホーム12および隔壁13で区画された空間3は気密空間となるため、図6に示すように、空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に均一な所定厚みTの光硬化性樹脂層1aが形成される。 Then, the lifting control unit 31 vertically lowers the platform 12 and partition wall 13 into the modeling tank 11 until the predetermined distance T is reached between the lower surface 13A of the partition wall 13 and the light-transmitting plate 14. In this case, the space 3 partitioned by the platform 12 and partition wall 13 becomes an airtight space, and as shown in Figure 6, a photocurable resin layer 1a of a uniform predetermined thickness T is formed between the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14.
ここで、空間3の下面3Aは、光硬化性樹脂層1aの液面と一致し、この光硬化性樹脂層1aの液面の高さ位置は、隔壁13の周囲に貯留された領域の光硬化性樹脂1の深さや表面の面積によって変動するおそれがある。このため、本実施形態では、図1に示すチャンバ内圧調整部41を用いて、光硬化性樹脂層1aの液面の高さ位置を適正に調整している。チャンバ内圧制御部33は、例えば、隔壁13の内側の光硬化性樹脂層1aの液面の位置を監視しており、その結果に応じて、光硬化性樹脂層1aが所定厚みTとなるようにチャンバ40の内圧を調整する。例えば、チャンバ内圧制御部33は、チャンバ内圧を当初の状態から低くすることにより、上記空間3の下面3Aを低下させ、光硬化性樹脂層1aの厚みを薄くすることができる。このようにチャンバ40の内圧を調整することにより、空間3の下面3Aの位置を隔壁13の下面13Aに合わせることができ、光硬化性樹脂層1aを硬化層2aの下面2aAにのみ接触させることができる。 Here, the lower surface 3A of the space 3 coincides with the liquid level of the photocurable resin layer 1a. The height of this liquid level of the photocurable resin layer 1a may vary depending on the depth and surface area of the photocurable resin 1 in the area accumulated around the partition wall 13. For this reason, in this embodiment, the chamber internal pressure adjustment unit 41 shown in FIG. 1 is used to appropriately adjust the liquid level of the photocurable resin layer 1a. The chamber internal pressure control unit 33, for example, monitors the liquid level of the photocurable resin layer 1a inside the partition wall 13 and, based on the results, adjusts the internal pressure of the chamber 40 so that the photocurable resin layer 1a has a predetermined thickness T. For example, the chamber internal pressure control unit 33 can lower the chamber internal pressure from the initial state to lower the lower surface 3A of the space 3 and reduce the thickness of the photocurable resin layer 1a. By adjusting the internal pressure of the chamber 40 in this way, the position of the lower surface 3A of the space 3 can be aligned with the lower surface 13A of the partition wall 13, and the photocurable resin layer 1a can be brought into contact only with the lower surface 2aA of the cured layer 2a.
次に、図6に示すように、照射制御部32は、第2層の断面形状に対応する光Lを、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂層1aに照射する。これにより、光硬化性樹脂層1aは、図7に示すように、第2層の断面形状と同一形状に硬化し、所定厚みTの第2層が第1層に積層されて硬化層2aが成形される。このように、本実施形態では、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させるため、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、本実施形態では、先に成形された硬化層2aの周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができる。 Next, as shown in FIG. 6, the irradiation control unit 32 irradiates the photocurable resin layer 1a with light L corresponding to the cross-sectional shape of the second layer through the light-transmitting plate 14. As a result, the photocurable resin layer 1a hardens to the same shape as the cross-sectional shape of the second layer, as shown in FIG. 7. The second layer, having a predetermined thickness T, is stacked on the first layer to form the cured layer 2a. In this manner, in this embodiment, the photocurable resin layer 1a having a predetermined thickness T is formed between the lower surface 13A of the partition wall 13 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14. This photocurable resin layer 1a is then hardened to the predetermined shape. This allows the thickness of the cured layer 2a to be precisely shaped, and ultimately allows the object 2 to be precisely shaped. Furthermore, in this embodiment, the space 3 can be provided around the previously formed cured layer 2a, thereby preventing the light L irradiated through the light-transmitting plate 14 from curing excess photocurable resin 1.
このように、昇降制御部31および照射制御部32は、光硬化性樹脂層1aの形成と、硬化層2aの形成とを交互に実行して、第n層(nは自然数)の硬化層2aに第n+1層の硬化層2aを積層することで造形物2を成形することができる。 In this way, the lifting control unit 31 and the irradiation control unit 32 alternately form the photocurable resin layer 1a and the hardened layer 2a, stacking the nth (n is a natural number) hardened layer 2a with the (n+1)th hardened layer 2a, thereby forming the object 2.
以上、第1実施形態にかかる光造形装置10は、光硬化性樹脂1を貯留し、底面に光透過プレート14が設けられた造形槽11と、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂1を硬化させる光Lを照射する光照射部20と、光透過プレート14に対向し、造形槽11に対して昇降可能なプラットホーム12と、プラットホーム12に対して昇降可能とするとともに、筒状に形成されてプラットホーム12の外側に気密部材17を介して配置され、プラットホーム12と協働して気密な空間3を形成する隔壁13と、プラットホーム12および隔壁13をそれぞれ昇降させ、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する昇降制御部31と、目的とする造形物2の所定高さ位置の断面形状に対応する光Lを、光照射部20から光硬化性樹脂層1aに照射させて硬化層2aを形成する照射制御部32と、を備える。 As described above, the optical molding device 10 according to the first embodiment comprises a molding tank 11 that stores photocurable resin 1 and has a light-transmitting plate 14 on its bottom surface, a light irradiation unit 20 that irradiates light L through the light-transmitting plate 14 to cure the photocurable resin 1, a platform 12 that faces the light-transmitting plate 14 and can be raised and lowered relative to the molding tank 11, and a cylindrically shaped airtight member 17 that can be raised and lowered relative to the platform 12 and is disposed on the outside of the platform 12. The system includes a partition 13 that cooperates with the platform 12 to form an airtight space 3, an elevation control unit 31 that raises and lowers the platform 12 and partition 13, respectively, to form a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T between the underside 13A of the partition 13 and the underside 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14, and an irradiation control unit 32 that irradiates the photocurable resin layer 1a from the light irradiation unit 20 with light L that corresponds to the cross-sectional shape of the target object 2 at a predetermined height position, thereby forming a cured layer 2a.
この構成によれば、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させるため、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、この構成によれば、先に成形された硬化層2aの周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができ、造形物2を精度良く成形することができる。 With this configuration, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T is formed between the lower surface 13A of the partition wall 13 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14, and this photocurable resin layer 1a is cured to a predetermined shape, allowing the thickness of the cured layer 2a to be precisely formed, and ultimately the model 2 to be precisely formed. Furthermore, with this configuration, a space 3 can be provided around the previously formed cured layer 2a, preventing the problem of excess photocurable resin 1 being cured by light L irradiated through the light-transmitting plate 14, and allowing the model 2 to be precisely formed.
また、昇降制御部31は、硬化層2aの形成を終える度に、プラットホーム12に対して隔壁13を所定厚みTだけ相対的に降下させるため、プラットホーム12及び隔壁13を造形槽11内に降下させた場合、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間には、常に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成することができる。従って、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 31 lowers the partition 13 by a predetermined thickness T relative to the platform 12 each time the formation of a hardened layer 2a is completed. Therefore, when the platform 12 and partition 13 are lowered into the modeling tank 11, a photo-curable resin layer 1a of the predetermined thickness T can always be formed between the underside 13A of the partition 13 and the underside 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14. This allows the thickness of the hardened layer 2a to be precisely formed, and ultimately allows the model 2 to be precisely formed.
また、昇降制御部31は、硬化層2aの形成を終える度に、プラットホーム12および隔壁13を一旦、光硬化性樹脂1の上方まで上昇させるため、プラットホーム12及び隔壁13の内側に気体が導入され、気密な空間を形成することができる。従って、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 31 temporarily raises the platform 12 and partition wall 13 above the photocurable resin 1 each time the formation of the cured layer 2a is completed, allowing gas to be introduced inside the platform 12 and partition wall 13, forming an airtight space. This allows the thickness of the cured layer 2a to be precisely formed, and ultimately allows the molded object 2 to be precisely formed.
また、昇降制御部31および照射制御部32は、光硬化性樹脂層1aの形成と、硬化層2aの形成とを交互に実行し、プラットホーム12に複数の硬化層2aを積層して造形物2を成形するため、造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 31 and the irradiation control unit 32 alternately form the photocurable resin layer 1a and the hardened layer 2a, stacking multiple hardened layers 2a on the platform 12 to form the object 2, thereby enabling the object 2 to be formed with high precision.
また、光造形装置10は、少なくとも造形槽11、プラットホーム12、隔壁13および光照射部20を収容するチャンバ40と、チャンバ40の内圧を調整するチャンバ内圧調整部41と、このチャンバ内圧調整部41を制御するチャンバ内圧制御部33とを備えるため、チャンバ40の内圧調整により、空間3の下面3Aの位置を隔壁13の下面13Aに合わせることができ、光硬化性樹脂層1aを所定厚みTに正確に規定することができる。従って、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。 The optical shaping device 10 also includes a chamber 40 that houses at least the shaping tank 11, platform 12, partition wall 13, and light irradiation unit 20, a chamber internal pressure adjustment unit 41 that adjusts the internal pressure of the chamber 40, and a chamber internal pressure control unit 33 that controls this chamber internal pressure adjustment unit 41. Therefore, by adjusting the internal pressure of the chamber 40, the position of the lower surface 3A of the space 3 can be aligned with the lower surface 13A of the partition wall 13, and the photocurable resin layer 1a can be accurately defined to a predetermined thickness T. This allows the thickness of the cured layer 2a to be precisely formed, and ultimately allows the shaped object 2 to be precisely formed.
[第2実施形態]
次に、第2実施形態にかかる光造形装置について説明する。図8は、第2実施形態にかかる光造形装置の基本構成を示す模式図である。上記した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a photo-fabrication apparatus according to a second embodiment will be described. Fig. 8 is a schematic diagram showing the basic configuration of the photo-fabrication apparatus according to the second embodiment. The same components as those in the above-described embodiment will be assigned the same reference numerals and will not be described again.
上記した第1実施形態の光造形装置のように、光硬化性樹脂1を貯留した造形槽11内に、プラットホーム12と隔壁13とが協働して、硬化層2aを積層した造形物2を収容する空間(気密空間)3を設け、この空間3の下面3Aと光透過プレート14と間に、一層分に相当する所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する構成では、造形物2を精度良く成形することができるが、例えば空間3を形成する隔壁13の下面13Aと硬化した造形物2の下面2Aの高さにずれが生じた場合、硬化した造形物2と光硬化性樹脂層1aとが接触することができず、造形不良が生じる問題が想定される。 In the optical shaping device of the first embodiment described above, a platform 12 and a partition 13 work together to create a space (airtight space) 3 in a modeling tank 11 that stores photocurable resin 1 to accommodate a model 2 composed of stacked cured layers 2a. A photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T, equivalent to one layer, is formed between the underside 3A of this space 3 and a light-transmitting plate 14. This configuration allows the model 2 to be molded with high precision. However, if there is a discrepancy in height between the underside 13A of the partition 13 that forms the space 3 and the underside 2A of the cured model 2, the cured model 2 and the photocurable resin layer 1a will not be able to come into contact, potentially resulting in poor modeling.
このため、この第2実施形態では、光造形装置110は、図8に示すように、造形槽11と、プラットホーム12と、隔壁13と、光照射部20と、エアシリンダ(給排気部)50と、制御部130とを備える。また、制御部130は、昇降制御部31と、照射制御部32と、給排気制御部133とを備える。 For this reason, in this second embodiment, the optical shaping apparatus 110 includes, as shown in FIG. 8, a shaping tank 11, a platform 12, a partition wall 13, a light irradiation unit 20, an air cylinder (air supply/exhaust unit) 50, and a control unit 130. The control unit 130 also includes a lift control unit 31, an irradiation control unit 32, and an air supply/exhaust control unit 133.
エアシリンダ50は、ホース51を通じて、プラットホーム12と隔壁13とで区画された空間3に連通している。エアシリンダ50は、例えば筒状のシリンダ本体内にピストンを有する。給排気制御部133は、例えば、隔壁13の内側の光硬化性樹脂層1aの液面の位置を監視し、その結果に応じて、ピストンの位置を軸方向に変動することにより、シリンダ内の気体を空間3に導入したり、該空間3から排出したりする。給排気制御部133は、エアシリンダ50の動作により、光硬化性樹脂層1aの液面を造形物2の下面2Aに接触させる動作を行う。 The air cylinder 50 is connected via a hose 51 to the space 3 partitioned by the platform 12 and the partition wall 13. The air cylinder 50 has, for example, a cylindrical cylinder body with a piston inside. The air supply and exhaust control unit 133, for example, monitors the liquid level of the photocurable resin layer 1a inside the partition wall 13, and depending on the results, moves the position of the piston in the axial direction to introduce or exhaust gas from the cylinder into or from the space 3. The air supply and exhaust control unit 133 operates the air cylinder 50 to bring the liquid level of the photocurable resin layer 1a into contact with the underside 2A of the model 2.
次に、第2実施形態にかかる造形物の製造方法を説明する。ここでは、エアシリンダ50の動作について主に説明する。上記したように、昇降制御部31および照射制御部32は、光硬化性樹脂層1aの形成と、硬化層2aの形成とを交互に実行して、第n層(nは自然数)の硬化層2aに第n+1層の硬化層2aを積層することで造形物2を成形する。 Next, a method for manufacturing a molded object according to the second embodiment will be described. Here, the operation of the air cylinder 50 will be mainly described. As described above, the lifting control unit 31 and the irradiation control unit 32 alternately form the photocurable resin layer 1a and the hardened layer 2a, and form the molded object 2 by stacking the nth (n is a natural number) hardened layer 2a with the (n+1)th hardened layer 2a.
ここで、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aが形成されると、図8に示すように、給排気制御部133は、エアシリンダ50を動作させる。すなわち、給排気制御部133は、光硬化性樹脂層1aの液面の位置をセンサなどで監視し、エアシリンダ50により空間3の気体を所定量排出して、光硬化性樹脂層1aの液面を僅かに上昇させて既に硬化している造形物2の下面2Aと光硬化性樹脂層1aとを接触させる。続いて、給排気制御部133は、エアシリンダ50により、所定量の気体を空間3に供給し、光硬化性樹脂層1aの厚みを所定厚みTまで低減させる。この場合、光硬化性樹脂層1aは、表面張力により既に硬化している造形物2の下面2Aと接触状態を維持する。 Once a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T has been formed between the lower surface 13A of the partition wall 13 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14, the air supply/exhaust control unit 133 operates the air cylinder 50, as shown in FIG. 8 . Specifically, the air supply/exhaust control unit 133 monitors the liquid level of the photocurable resin layer 1a using a sensor or the like, and expels a predetermined amount of gas from the space 3 using the air cylinder 50, slightly raising the liquid level of the photocurable resin layer 1a and bringing the photocurable resin layer 1a into contact with the lower surface 2A of the already cured object 2. Next, the air supply/exhaust control unit 133 supplies a predetermined amount of gas to the space 3 using the air cylinder 50, reducing the thickness of the photocurable resin layer 1a to the predetermined thickness T. In this case, the photocurable resin layer 1a maintains contact with the lower surface 2A of the already cured object 2 due to surface tension.
このため、この状態で照射制御部32を動作させて新たな硬化層2aを成形した場合であっても、この硬化層2aは積層されて造形物2を構成するため、造形不良を抑制して精度良い造形物2を成形することができる。 For this reason, even if the irradiation control unit 32 is operated in this state to form a new hardened layer 2a, this hardened layer 2a will be stacked to form the object 2, thereby reducing molding defects and enabling the molding of a highly accurate object 2.
以上、第2実施形態にかかる光造形装置110は、光硬化性樹脂1を貯留し、底面に光透過プレート14が設けられた造形槽11と、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂1を硬化させる光Lを照射する光照射部20と、光透過プレート14に対向し、造形槽11に対して昇降可能であり、光Lの照射による硬化層2aを積層してなる造形物2を保持するプラットホーム12と、プラットホーム12に対して昇降可能とするとともに、筒状に形成されてプラットホーム12の外側に気密部材17を介して配置され、プラットホーム12と協働して気密な空間3を形成する隔壁13と、空間3への気体の給入または排出を行うエアシリンダ50と、プラットホーム12および隔壁13をそれぞれ昇降させ、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する昇降制御部31と、エアシリンダ50の動作により、光硬化性樹脂層1aの液面を造形物2の下面2Aに接触させる給排気制御部133と、造形物2の所定の高さの断面形状に対応する光Lを、光照射部20から光硬化性樹脂層1aに照射させて硬化層2aを形成する照射制御部32と、を備える。 As described above, the optical molding device 110 according to the second embodiment comprises a molding tank 11 that stores photocurable resin 1 and has a light-transmitting plate 14 on its bottom surface, a light irradiation unit 20 that irradiates light L to cure the photocurable resin 1 through the light-transmitting plate 14, a platform 12 that faces the light-transmitting plate 14, is movable up and down relative to the molding tank 11, and holds a molded object 2 formed by stacking layers 2a cured by irradiation with light L, and a cylindrically shaped airtight member 17 that can be raised and lowered relative to the platform 12 and is disposed outside the platform 12 to form an airtight space 3 in cooperation with the platform 12. an air cylinder 50 for supplying or discharging gas into or from the space 3; an elevation control unit 31 for raising and lowering the platform 12 and the partition 13, respectively, to form a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T between the lower surface 13A of the partition 13 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14; an air supply and exhaust control unit 133 for bringing the liquid surface of the photocurable resin layer 1a into contact with the lower surface 2A of the model 2 by operating the air cylinder 50; and an irradiation control unit 32 for irradiating the photocurable resin layer 1a from the light irradiation unit 20 with light L corresponding to the cross-sectional shape of the model 2 at a predetermined height, to form a cured layer 2a.
この構成によれば、隔壁13の下面13Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させるため、硬化層2aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、この構成によれば、先に成形された硬化層2aの周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができ、造形物2を精度良く成形することができる。また、この構成によれば、プラットホーム12と隔壁13とで区画された空間3に気体を給排気するエアシリンダ50を備えるため、光硬化性樹脂層1aの液面高さを調整して、光硬化性樹脂層1aと既に硬化している造形物2の下面2Aとの接触状態を維持する。従って、造形不良を抑制して精度良い造形物2を成形することができる。 With this configuration, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T is formed between the lower surface 13A of the partition wall 13 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14. This photocurable resin layer 1a is then cured to a predetermined shape, allowing the thickness of the cured layer 2a to be precisely shaped, thereby enabling the object 2 to be precisely molded. Furthermore, with this configuration, a space 3 can be provided around the previously molded cured layer 2a, preventing the problem of excess photocurable resin 1 being cured by light L irradiated through the light-transmitting plate 14. This allows the object 2 to be precisely molded. Furthermore, with this configuration, an air cylinder 50 is provided to supply and exhaust gas to the space 3 defined by the platform 12 and the partition wall 13, allowing the liquid level of the photocurable resin layer 1a to be adjusted, maintaining contact between the photocurable resin layer 1a and the lower surface 2A of the already cured object 2. This prevents molding defects and allows the object 2 to be precisely molded.
また、昇降制御部31、給排気制御部133および照射制御部32は、光硬化性樹脂層1aの形成と、光硬化性樹脂層1aの液面と造形物2の下面2Aとの接触と、硬化層2aの形成とを繰り返し実行することにより、造形不良を抑えて造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 31, the air supply/exhaust control unit 133, and the irradiation control unit 32 repeatedly perform the formation of the photocurable resin layer 1a, the contact of the liquid surface of the photocurable resin layer 1a with the underside 2A of the object 2, and the formation of the hardened layer 2a, thereby minimizing molding defects and enabling the object 2 to be molded with high precision.
[第3実施形態]
次に、第3実施形態にかかる光造形装置について説明する。図9は、第3実施形態にかかる光造形装置の基本構成を示す模式図である。上記した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, a photo-fabrication apparatus according to a third embodiment will be described. Fig. 9 is a schematic diagram showing the basic configuration of the photo-fabrication apparatus according to the third embodiment. The same components as those in the above-described embodiments are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
上記した第1、2実施形態の光造形装置では、光硬化性樹脂1を貯留した造形槽11内に、プラットホーム12と隔壁13とが協働して、硬化層2aを積層した造形物2を収容する空間(気密空間)3を設け、この空間3の下面3Aと光透過プレート14と間に、一層分に相当する所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成している。このような構成では、硬化層2aを成形するごとに隔壁13をプラットホーム12に対して所定厚みTだけ降下させる必要がある。この場合、所定厚みTは、例えば数μm程度に設定されているため、精密に昇降機構が必要になるという問題が想定される。 In the optical shaping apparatuses of the first and second embodiments described above, a platform 12 and a partition wall 13 cooperate to provide a space (airtight space) 3 within a shaping tank 11 storing photocurable resin 1 to accommodate a model 2 composed of stacked curable layers 2a. A photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T, equivalent to one layer, is formed between the underside 3A of this space 3 and a light-transmitting plate 14. With this configuration, it is necessary to lower the partition wall 13 by the predetermined thickness T relative to the platform 12 each time a cured layer 2a is formed. In this case, the predetermined thickness T is set to, for example, a few microns, which may pose a problem in that a precise lifting mechanism is required.
このため、この第3実施形態では、光造形装置210は、図9に示すように、造形槽11と、プラットホーム12と、光照射部20と、制御部230とを備える。また、制御部230は、昇降制御部231と、照射制御部232とを備える。 For this reason, in this third embodiment, the optical shaping device 210 includes a shaping tank 11, a platform 12, a light irradiation unit 20, and a control unit 230, as shown in FIG. 9. The control unit 230 also includes an elevation control unit 231 and an irradiation control unit 232.
この第3実施形態では、光造形装置210は、装置構成として隔壁を設ける代わりに、プラットホーム12の造形物2の周囲に、該造形物2と一緒に筒状の隔壁213を成形する構成となっている。プラットホーム12は、成形された隔壁213と協働して空間(気密空間)3を形成する。 In this third embodiment, the optical shaping device 210 does not have a partition wall as part of its device configuration, but instead forms a cylindrical partition wall 213 around the object 2 on the platform 12 together with the object 2. The platform 12 cooperates with the formed partition wall 213 to form a space (airtight space) 3.
また、昇降制御部231は、プラットホーム昇降機構15の動作を制御することにより、プラットホーム12の高さ位置を制御する。昇降制御部231は、隔壁213が成形されたプラットホーム12を昇降させることで、隔壁213の底面および空間3の下面と光透過プレート14との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成する。 The lifting control unit 231 also controls the operation of the platform lifting mechanism 15 to control the height position of the platform 12. The lifting control unit 231 raises and lowers the platform 12 on which the partition wall 213 is molded, thereby forming a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the bottom surface of the partition wall 213, the lower surface of the space 3, and the light-transmitting plate 14.
照射制御部232は、例えば、3次元形状データに基づき、所定の高さ刻みで造形物2および隔壁213の断面形状を示す光の照射パターンを演算し、光源21、画像形成素子22などを制御して光硬化性樹脂に光を照射する。照射制御部232は、造形物2および隔壁213の所定高さ位置における各断面形状に対応する光を、上記空間3の下面と光透過プレート14との間の光硬化性樹脂層に照射することにより、所定厚みの硬化層を形成することができる。 The irradiation control unit 232 calculates a light irradiation pattern that indicates the cross-sectional shapes of the object 2 and the partition wall 213 at predetermined height intervals, for example, based on the three-dimensional shape data, and controls the light source 21, image forming element 22, etc. to irradiate the photocurable resin with light. The irradiation control unit 232 can form a cured layer of a predetermined thickness by irradiating the photocurable resin layer between the lower surface of the space 3 and the light-transmitting plate 14 with light that corresponds to each cross-sectional shape at a predetermined height position of the object 2 and the partition wall 213.
次に、図10から図14を参照して、第3実施形態にかかる造形物の製造方法を説明する。これらの図では、図9に示した光造形装置10の一部を模式的に示している。まず、図10に示すように、昇降制御部231は、光硬化性樹脂1が貯留された造形槽11より高く配置されたプラットホーム12を造形槽11内に降下させ、プラットホーム12の下面12Aと光透過プレート14との間が所定距離Tとなる位置に配置する。この場合、プラットホーム12と光透過プレート14との間には、所定距離Tと同一の所定厚みTの光硬化性樹脂層1aが形成されている。 Next, a method for manufacturing a molded object according to the third embodiment will be described with reference to Figures 10 to 14. These figures schematically show a portion of the optical molding apparatus 10 shown in Figure 9. First, as shown in Figure 10, the lifting control unit 231 lowers the platform 12, which is positioned higher than the molding tank 11 in which the photocurable resin 1 is stored, into the molding tank 11, and positions it at a position where a predetermined distance T is between the underside 12A of the platform 12 and the light-transmitting plate 14. In this case, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T, which is the same as the predetermined distance T, is formed between the platform 12 and the light-transmitting plate 14.
続いて、照射制御部232は、成形目的の造形物2と、この造形物2を収容可能な筒状の隔壁213の3次元形状データに基づき、造形物2および隔壁213の所定高さにおける断面形状を示す照射パターンを演算し、造形物2および隔壁213の第1層の断面形状に対応する光Lを、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂層1aに照射する。これにより、光硬化性樹脂層1aは、造形物2および隔壁213の第1層の断面形状と同一形状に硬化する。このため、図11に示すように、プラットホーム12には、造形物2および隔壁213の第1層となる所定厚みTの硬化層2a、213aがそれぞれ保持される。 Next, the irradiation control unit 232 calculates an irradiation pattern that indicates the cross-sectional shape of the object 2 and the partition wall 213 at a predetermined height based on three-dimensional shape data of the object 2 to be molded and the cylindrical partition wall 213 that can accommodate the object 2, and irradiates the photo-curable resin layer 1a with light L that corresponds to the cross-sectional shape of the first layer of the object 2 and the partition wall 213 through the light-transmitting plate 14. As a result, the photo-curable resin layer 1a hardens to the same shape as the cross-sectional shape of the first layer of the object 2 and the partition wall 213. Therefore, as shown in FIG. 11, the platform 12 holds hardened layers 2a and 213a of a predetermined thickness T that will become the first layers of the object 2 and the partition wall 213, respectively.
続いて、昇降制御部231は、図12に示すように、プラットホーム12を上昇させて、一旦、造形槽11よりも高い位置に配置する。ここで、造形物2の硬化層2aと隔壁213の硬化層213aは、それぞれ所定厚みTの同じ高さに成形される。このため、造形物2の硬化層2aの下面2aAと隔壁213の硬化層213aの下面213aAとは面一となるとともに、造形物2(硬化層2a)の周囲には、プラットホーム12および隔壁213(硬化層213a)で区画された空間(気密空間)3が形成される。 Next, as shown in FIG. 12, the lifting control unit 231 raises the platform 12 and temporarily positions it at a position higher than the modeling tank 11. Here, the hardened layer 2a of the model 2 and the hardened layer 213a of the partition wall 213 are formed to the same height and a predetermined thickness T. As a result, the lower surface 2aA of the hardened layer 2a of the model 2 and the lower surface 213aA of the hardened layer 213a of the partition wall 213 are flush with each other, and a space (airtight space) 3 partitioned by the platform 12 and the partition wall 213 (hardened layer 213a) is formed around the model 2 (hardened layer 2a).
続いて、昇降制御部231は、プラットホーム12を造形槽11内に、隔壁213の下面213Aと光透過プレート14との間が所定距離Tとなるまで鉛直に降下させる。この場合、プラットホーム12および隔壁213で区画された空間3は気密空間となるため、図13に示すように、空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に均一な所定厚みTの光硬化性樹脂層1aが形成される。 Then, the lifting control unit 231 vertically lowers the platform 12 into the modeling tank 11 until the distance between the lower surface 213A of the partition wall 213 and the light-transmitting plate 14 is a predetermined distance T. In this case, the space 3 partitioned by the platform 12 and the partition wall 213 becomes an airtight space, and as shown in FIG. 13, a photocurable resin layer 1a of a uniform predetermined thickness T is formed between the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14.
次に、照射制御部232は、造形物2および隔壁213の第2層の断面形状に対応する光Lを、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂層1aに照射する。これにより、光硬化性樹脂層1aは、図14に示すように、第2層の断面形状と同一形状に硬化し、所定厚みTの第2層が第1層に積層されて硬化層2a、213aが成形される。このように、本実施形態では、造形物2と一緒に成型される隔壁213の下面213aAおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させる。このため、造形物2および隔壁213の各硬化層2a、213aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、本実施形態では、先に成形された硬化層2aの周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができる。また、本実施形態では、造形物2と一緒に隔壁213を成形するため、プラットホーム12の周囲に隔壁を別途設ける必要がなく、光造形装置210の装置構成を簡略化することができる。 Next, the irradiation control unit 232 irradiates the photocurable resin layer 1a with light L corresponding to the cross-sectional shape of the object 2 and the second layer of the partition wall 213 through the light-transmitting plate 14. As a result, the photocurable resin layer 1a hardens to the same shape as the cross-sectional shape of the second layer, as shown in FIG. 14, and the second layer of a predetermined thickness T is laminated on the first layer to form the cured layers 2a, 213a. In this embodiment, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T is formed between the light-transmitting plate 14 and the lower surface 213aA of the partition wall 213 and the lower surface 3A of the space 3, which are molded together with the object 2, and the lower surface 3A. This photocurable resin layer 1a is then cured into the predetermined shape. This allows the thicknesses of the cured layers 2a, 213a of the object 2 and the partition wall 213 to be precisely formed, and ultimately allows the object 2 to be precisely formed. Furthermore, in this embodiment, a space 3 can be provided around the previously formed cured layer 2a, preventing the problem of excess photocurable resin 1 being cured by light L irradiated through the light-transmitting plate 14. Furthermore, in this embodiment, the partition 213 is formed together with the model 2, eliminating the need to provide a separate partition around the platform 12, and simplifying the device configuration of the optical modeling device 210.
また、昇降制御部231および照射制御部232は、光硬化性樹脂層1aの形成と、造形物2および隔壁213の各硬化層2a、213aの形成とを交互に実行して、第n層(nは自然数)の硬化層2a、213aに第n+1層の硬化層2a、213aを積層することで造形物2および隔壁213を成形することができる。 The lifting control unit 231 and the irradiation control unit 232 alternately form the photocurable resin layer 1a and the hardened layers 2a, 213a of the object 2 and the partition wall 213, stacking the nth (n is a natural number) hardened layer 2a, 213a onto the nth+1th hardened layer 2a, 213a, thereby forming the object 2 and the partition wall 213.
以上、第3実施形態にかかる光造形装置210は、光硬化性樹脂1を貯留し、底面に光透過プレート14が設けられた造形槽11と、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂1を硬化させる光Lを照射する光照射部20と、光透過プレート14に対向し、造形槽11に対して昇降可能とするとともに、光Lの照射により造形物2と一緒に該造形物2の周囲に成形される筒状の隔壁213を保持し、隔壁213と協働して気密な空間3を形成するプラットホーム12と、プラットホーム12を昇降させ、隔壁213の下面213Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する昇降制御部231と、造形物2および隔壁213における所定の高さの断面形状に対応する光Lを、光照射部20から光硬化性樹脂層1aに照射させて各硬化層2a、213aを形成する照射制御部232とを備える。 As described above, the optical molding device 210 according to the third embodiment comprises a molding tank 11 that stores photocurable resin 1 and has a light-transmitting plate 14 on its bottom surface, a light irradiation unit 20 that irradiates light L through the light-transmitting plate 14 to cure the photocurable resin 1, and a cylindrical partition wall 213 that faces the light-transmitting plate 14 and can be raised and lowered relative to the molding tank 11, and that holds the cylindrical partition wall 213 that is formed around the object 2 together with the object 2 by irradiation with light L, and cooperates with the partition wall 213 to form an air gap. The system includes a platform 12 that forms a dense space 3, an elevation control unit 231 that raises and lowers the platform 12 to form a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T between the lower surface 213A of the partition 213 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14, and an irradiation control unit 232 that irradiates the photocurable resin layer 1a from the light irradiation unit 20 with light L that corresponds to the cross-sectional shape of the model 2 and the partition 213 at a predetermined height, thereby forming each cured layer 2a, 213a.
この構成によれば、造形物2と一緒に成型される隔壁213の下面213aAおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させる。このため、造形物2および隔壁213の各硬化層2a、213aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、本実施形態では、先に成形された硬化層2aの周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができる。また、本実施形態では、造形物2と一緒に隔壁213を成形するため、プラットホーム12の周囲に隔壁を別途設ける必要がなく、光造形装置210の装置構成を簡略化することができる。 With this configuration, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T is formed between the light-transmitting plate 14 and the lower surfaces 213aA and 3A of the partition walls 213 and the space 3, which are molded together with the object 2. This photocurable resin layer 1a is then cured to a predetermined shape. This allows the thicknesses of the cured layers 2a and 213a of the object 2 and the partition walls 213 to be precisely formed, and ultimately allows the object 2 to be precisely molded. Furthermore, in this embodiment, a space 3 can be provided around the previously molded cured layer 2a, preventing the problem of excess photocurable resin 1 being cured by light L irradiated through the light-transmitting plate 14. Furthermore, in this embodiment, because the partition walls 213 are molded together with the object 2, there is no need to provide a separate partition around the platform 12, simplifying the configuration of the optical shaping device 210.
また、昇降制御部231は、硬化層2a、213aの形成を終える度に、プラットホーム12を一旦、光硬化性樹脂1の上方まで上昇させるため、プラットホーム12に成形された隔壁213の内側に気体が導入され、気密な空間を形成することができる。従って、硬化層2a、213aの厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 231 temporarily raises the platform 12 above the photocurable resin 1 each time the formation of the cured layers 2a, 213a is completed, allowing gas to be introduced inside the partition wall 213 formed on the platform 12, forming an airtight space. This allows the thickness of the cured layers 2a, 213a to be precisely formed, and ultimately allows the model 2 to be precisely formed.
また、昇降制御部231および照射制御部232は、光硬化性樹脂層1aの形成と、硬化層2a、213aの形成とを交互に実行し、プラットホーム12に複数の硬化層2a、213aをそれぞれ積層して造形物2および隔壁213を成形するため、光造形装置210の装置構成を簡略化しつつ、造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 231 and the irradiation control unit 232 alternately form the photocurable resin layer 1a and the cured layers 2a and 213a, stacking multiple cured layers 2a and 213a on the platform 12 to form the object 2 and partition wall 213. This simplifies the device configuration of the optical molding device 210 while enabling the object 2 to be precisely molded.
また、造形物2の下面2Aと隔壁213の下面213Aとは、常に面一の状態にあるため、精度の高い造形物2を容易に成形することができる。 In addition, the lower surface 2A of the object 2 and the lower surface 213A of the partition wall 213 are always flush with each other, making it easy to mold the object 2 with high precision.
[第4実施形態]
次に、第4実施形態にかかる光造形装置について説明する。図15は、第4実施形態にかかる光造形装置の基本構成を示す模式図である。図16は、第4実施形態にかかる光造形装置の吸引機構の動作を説明するための図である。上記した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a photo-fabrication apparatus according to a fourth embodiment will be described. Fig. 15 is a schematic diagram showing the basic configuration of the photo-fabrication apparatus according to the fourth embodiment. Fig. 16 is a diagram for explaining the operation of the suction mechanism of the photo-fabrication apparatus according to the fourth embodiment. The same components as those in the above-described embodiments are given the same reference numerals, and their description will be omitted.
上記した第1、2実施形態の光造形装置のように、光硬化性樹脂1を貯留した造形槽11内に、プラットホーム12と隔壁13とが協働して、硬化層2aを積層した造形物2を収容する空間(気密空間)3を設け、この空間3の下面3Aと光透過プレート14と間に、一層分に相当する所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する構成では、造形物2を精度良く成形することができるが、例えば、先に硬化した造形物2に未硬化や半硬化の光硬化性樹脂が残存すると、次の硬化層を硬化させる際に、残存する未硬化などの光硬化性樹脂自体が一緒に硬化してしまい高精度に造形を行うことができない問題が想定される。 In the optical molding apparatuses of the first and second embodiments described above, a platform 12 and a partition 13 cooperate to provide a space (airtight space) 3 in a molding tank 11 that stores photocurable resin 1 to accommodate a molded object 2 composed of stacked cured layers 2a. A photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T, equivalent to one layer, is formed between the underside 3A of this space 3 and a light-transmitting plate 14. This configuration allows the molded object 2 to be molded with high precision. However, if, for example, uncured or semi-cured photocurable resin remains in the previously cured molded object 2, this remaining uncured photocurable resin may also be cured when the next cured layer is cured, potentially making it impossible to mold with high precision.
このため、この第4実施形態では、光造形装置310は、図15に示すように、造形槽11と、プラットホーム12と、光照射部20と、吸引機構60と、制御部330とを備える。また、制御部330は、昇降制御部231と、照射制御部232と、吸引制御部333とを備える。 For this reason, in this fourth embodiment, the optical shaping apparatus 310 includes a shaping tank 11, a platform 12, a light irradiation unit 20, a suction mechanism 60, and a control unit 330, as shown in FIG. 15. The control unit 330 also includes a lift control unit 231, an irradiation control unit 232, and a suction control unit 333.
吸引機構60は、負圧を発生させることにより、造形物2に付着する未硬化などの光硬化性樹脂を吸引して除去するものである。吸引機構60は、図15に示すように、上面が開放した皿部61と、この皿部61にホース63を介して接続され、皿部61内に負圧を発生させる吸引部62と、皿部61を例えば水平方向に移動させる移動機構64とを備える。 The suction mechanism 60 generates negative pressure to suck and remove uncured photocurable resin adhering to the model 2. As shown in Figure 15, the suction mechanism 60 includes a dish 61 with an open top, a suction unit 62 connected to the dish 61 via a hose 63 and generating negative pressure within the dish 61, and a movement mechanism 64 that moves the dish 61, for example, horizontally.
この第4実施形態では、第3実施形態と同様に、光造形装置310は、装置構成として隔壁を設ける代わりに、プラットホーム12の造形物2の周囲に、該造形物2と一緒に筒状の隔壁313を成形する構成となっている。プラットホーム12は、成形された隔壁313と協働して空間(気密空間)3を形成する。この隔壁313は、造形物2と一体的に成形されている。これら造形物2と隔壁313の成形する手順については、第3実施形態に記載したものと同等である。なお、この隔壁313は、目的の造形物2と一体となっているため、最後に隔壁313を造形物2から切り離す作業を要する。 In this fourth embodiment, similar to the third embodiment, the optical shaping device 310 does not include a partition wall as part of its device configuration, but instead molds a cylindrical partition wall 313 around the object 2 on the platform 12 together with the object 2. The platform 12 cooperates with the molded partition wall 313 to form a space (airtight space) 3. This partition wall 313 is molded integrally with the object 2. The molding procedure for the object 2 and the partition wall 313 is the same as that described in the third embodiment. Note that because this partition wall 313 is integral with the target object 2, the final step is to separate the partition wall 313 from the object 2.
一方、吸引機構60の皿部61は、上記した隔壁313と同等な大きさに形成され、図16に示すように、吸引機構60をプラットホーム12の下方に配置し、このプラットホーム12を下降させると、隔壁313は、プラットホーム12と皿部61とで挟持される。上記したように、隔壁313は、造形物2と一体的に成形されているため、造形物2は、隔壁313を介して、プラットホーム12と皿部61とで支持される。このため、隔壁313は、造形物2を支持する支持体としても機能する。 On the other hand, the dish portion 61 of the suction mechanism 60 is formed to be the same size as the partition wall 313 described above. As shown in FIG. 16, when the suction mechanism 60 is placed below the platform 12 and the platform 12 is lowered, the partition wall 313 is sandwiched between the platform 12 and the dish portion 61. As described above, the partition wall 313 is molded integrally with the model 2, so the model 2 is supported by the platform 12 and the dish portion 61 via the partition wall 313. Therefore, the partition wall 313 also functions as a support for supporting the model 2.
また、本構成では、隔壁313をプラットホーム12と皿部61とで挟持した場合、この皿部61の縁部は隔壁313の下面(底面)313Aと当接して閉空間を形成する。このため、吸引部62を作動させると、この閉空間内を負圧にすることができ、造形物2に付着した未硬化の光硬化性樹脂70を容易に吸引して除去することができる。 Furthermore, in this configuration, when the partition wall 313 is sandwiched between the platform 12 and the dish portion 61, the edge of the dish portion 61 abuts against the lower surface (bottom surface) 313A of the partition wall 313, forming a closed space. Therefore, by operating the suction unit 62, a negative pressure can be created within this closed space, and uncured photocurable resin 70 adhering to the model 2 can be easily sucked and removed.
以上、第4実施形態にかかる光造形装置310は、光硬化性樹脂1を貯留し、底面に光透過プレート14が設けられた造形槽11と、光透過プレート14を通じて光硬化性樹脂1を硬化させる光Lを照射する光照射部20と、光透過プレート14に対向し、造形槽11に対して昇降可能とするとともに、光Lの照射により造形物2と一緒に該造形物2の周囲に成形される筒状の隔壁313を保持し、隔壁313と協働して気密な空間3を形成するプラットホーム12と、造形物2に付着した未硬化の光硬化性樹脂70を吸引して除去する吸引機構60と、プラットホーム12を昇降させ、隔壁313の底面313Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成する昇降制御部231と、造形物2および隔壁313における所定の高さの断面形状に対応する光Lを、光照射部20から光硬化性樹脂層1aに照射させて一体の硬化層を形成する照射制御部232と、プラットホーム12が光硬化性樹脂1の上方に位置する際に、プラットホーム12の下方に配置し、吸引機構60を作動させる吸引制御部333と、を備える。 As described above, the optical molding device 310 according to the fourth embodiment comprises a molding tank 11 that stores photocurable resin 1 and has a light-transmitting plate 14 on its bottom surface, a light irradiation unit 20 that irradiates light L through the light-transmitting plate 14 to cure the photocurable resin 1, a platform 12 that faces the light-transmitting plate 14 and can be raised and lowered relative to the molding tank 11, and that holds a cylindrical partition wall 313 that is formed around the object 2 together with the object 2 by irradiation with light L, forming an airtight space 3 in cooperation with the partition wall 313, and a device that suctions and removes uncured photocurable resin 70 adhering to the object 2. The system includes a suction mechanism 60, an elevation control unit 231 that raises and lowers the platform 12 to form a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T between the bottom surface 313A of the partition 313 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14, an irradiation control unit 232 that irradiates the photocurable resin layer 1a from the light irradiation unit 20 with light L that corresponds to the cross-sectional shape of the model 2 and the partition 313 at a predetermined height, thereby forming an integrated cured layer, and a suction control unit 333 that is positioned below the platform 12 and activates the suction mechanism 60 when the platform 12 is positioned above the photocurable resin 1a.
この構成によれば、隔壁313の下面313Aおよび空間3の下面3Aと光透過プレート14との間に所定厚みTの光硬化性樹脂層1aを形成し、この光硬化性樹脂層1aを所定形状に硬化させるため、造形物2および隔壁313の各硬化層の厚みを精度良く成形することができ、ひいては造形物2を精度良く成形することができる。また、この構成によれば、先に成形された造形物2の硬化層の周囲に空間3を設けることができるため、光透過プレート14を通じて照射された光Lが余剰な光硬化性樹脂1を硬化させる不具合を防止することができ、造形物2を精度良く成形することができる。さらに、プラットホーム12が光硬化性樹脂1の上方に位置する際に、プラットホーム12の下方に配置し、造形物2に付着した未硬化の光硬化性樹脂70を吸引して除去する吸引機構60を作動させるため、造形物2に付着した未硬化の光硬化性樹脂70が別途硬化されることが防止され、造形物2を精度良く成形することができる。 With this configuration, a photocurable resin layer 1a of a predetermined thickness T is formed between the lower surface 313A of the partition 313 and the lower surface 3A of the space 3 and the light-transmitting plate 14. This photocurable resin layer 1a is then cured to a predetermined shape, allowing the thickness of each cured layer of the object 2 and the partition 313 to be precisely formed, and ultimately allowing the object 2 to be precisely formed. Furthermore, with this configuration, a space 3 can be provided around the cured layer of the previously formed object 2, preventing the problem of excess photocurable resin 1 being cured by light L irradiated through the light-transmitting plate 14, and allowing the object 2 to be precisely formed. Furthermore, when the platform 12 is positioned above the photocurable resin 1, a suction mechanism 60 is activated below the platform 12 to suck and remove uncured photocurable resin 70 adhering to the object 2. This prevents the uncured photocurable resin 70 adhering to the object 2 from being cured separately, allowing the object 2 to be precisely formed.
隔壁313は、造形物2と一体的に成形されて、吸引機構60の作動中に該吸引機構60の皿部61とプラットホーム12とで挟持され、造形物2を支持する支持体として機能する。このため、少なくとも吸引作業中に造形物2がプラットホーム12から離脱することを容易に防止することができる。 The partition wall 313 is molded integrally with the model 2 and is sandwiched between the dish portion 61 of the suction mechanism 60 and the platform 12 while the suction mechanism 60 is operating, functioning as a support for the model 2. This makes it easy to prevent the model 2 from detaching from the platform 12, at least during the suction operation.
吸引機構60は、上面が開放した皿部61を有し、この皿部61は隔壁313の下面313Aに当接して閉空間を形成するため、吸引部62を作動させると、この閉空間内を負圧にすることができ、造形物2に付着した未硬化の光硬化性樹脂70を容易に吸引して除去することができる。 The suction mechanism 60 has a dish portion 61 with an open top, which abuts against the underside 313A of the partition wall 313 to form a closed space. When the suction portion 62 is activated, a negative pressure is created within this closed space, making it easy to suck in and remove uncured photocurable resin 70 adhering to the model 2.
また、昇降制御部231、照射制御部232および吸引制御部333は、光硬化性樹脂層1aの形成と、硬化層の形成と、未硬化の光硬化性樹脂70の吸引とを繰り返し実行し、プラットホーム12に複数の硬化層を積層して造形物2および隔壁313を成形するため、光造形装置310の装置構成を簡略化しつつ、造形物2を精度良く成形することができる。 In addition, the lifting control unit 231, irradiation control unit 232, and suction control unit 333 repeatedly perform the formation of the photocurable resin layer 1a, the formation of the cured layer, and the suction of the uncured photocurable resin 70, stacking multiple cured layers on the platform 12 to form the object 2 and partition wall 313. This simplifies the device configuration of the optical shaping device 310 while enabling the object 2 to be formed with high precision.
これまで本発明に係る光造形装置および造形物の製造方法について説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてよい。また、これらの実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。例えば、第1実施形態におけるチャンバ40、チャンバ内圧調整部41、チャンバ内圧制御部33を第2実施形態~第4実施形態にかかる光造形装置に組み合わせてもよいし、第2実施形態におけるエアシリンダ50、給排気制御部133を第1実施形態、第3実施形態~第4実施形態にかかる光造形装置に組み合わせてもよい。また、第4実施形態における吸引機構60、吸引制御部333を第1実施形態~第3実施形態にかかる光造形装置に組み合わせてもよい。 So far, the optical shaping apparatus and method for manufacturing a shaped object according to the present invention have been described, but they may be implemented in a variety of different forms other than the above-described embodiments. Furthermore, the configurations of these embodiments may be combined as appropriate. For example, the chamber 40, chamber internal pressure adjustment unit 41, and chamber internal pressure control unit 33 of the first embodiment may be combined with the optical shaping apparatuses according to the second to fourth embodiments, or the air cylinder 50 and air supply/exhaust control unit 133 of the second embodiment may be combined with the optical shaping apparatuses according to the first, third, and fourth embodiments. Furthermore, the suction mechanism 60 and suction control unit 333 of the fourth embodiment may be combined with the optical shaping apparatuses according to the first to third embodiments.
また、図示した光造形装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていなくてもよい。すなわち、各装置の具体的形態は、図示のものに限られず、各装置の処理負担や使用状況などに応じて、その全部または一部を任意の単位で機能的または物理的に分散または統合してもよい。 Furthermore, each component of the illustrated optical shaping device is a functional concept and does not necessarily have to be physically configured as shown. In other words, the specific form of each device is not limited to that shown, and all or part of it may be functionally or physically distributed or integrated in any unit depending on the processing load and usage status of each device.
光造形装置の制御部の構成は、例えば、ソフトウェアとして、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。上記実施形態では、これらのハードウェアまたはソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックとして説明した。すなわち、これらの機能ブロックについては、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、または、それらの組み合わせによって種々の形で実現できる。 The configuration of the control unit of the optical shaping device is realized, for example, as software, such as a program loaded into memory. In the above embodiment, it was described as a functional block realized by the cooperation of these hardware and software. In other words, these functional blocks can be realized in various ways, using only hardware, only software, or a combination of both.
1 光硬化性樹脂
1a 光硬化性樹脂層
2 三次元造形物(造形物)
2a 硬化層
3 空間(気密空間)
3A 下面
10、110、210、310 光造形装置
11 造形槽
12 プラットホーム
13、213、313 隔壁
13A、213A、313A 下面(底面)
14 光透過プレート(光透過部)
15 プラットホーム昇降機構
16 隔壁昇降機構
17 気密部材
20 光照射部
21 光源
22 画像形成素子
23 反射ミラー
24 投影レンズ
30、130、230、330 制御部
31、231 昇降制御部
32、232 照射制御部
33 チャンバ内圧制御部
40 チャンバ
41 チャンバ内圧調整部
50 エアシリンダ(給排気部)
60 吸引機構
61 皿部
62 吸引部
63 ホース
64 移動機構
70 未硬化の光硬化性樹脂
133 給排気制御部
333 吸引制御部
1 Photocurable resin 1a Photocurable resin layer 2 Three-dimensional structure (modeled object)
2a Hardened layer 3 Space (airtight space)
3A Lower surface 10, 110, 210, 310 Stereolithography device 11 Modeling tank 12 Platform 13, 213, 313 Partition wall 13A, 213A, 313A Lower surface (bottom surface)
14 Light-transmitting plate (light-transmitting part)
15 Platform lifting mechanism 16 Partition wall lifting mechanism 17 Airtight member 20 Light irradiation unit 21 Light source 22 Image forming element 23 Reflection mirror 24 Projection lens 30, 130, 230, 330 Control unit 31, 231 Lifting control unit 32, 232 Irradiation control unit 33 Chamber internal pressure control unit 40 Chamber 41 Chamber internal pressure adjustment unit 50 Air cylinder (supply/exhaust unit)
60 Suction mechanism 61 Dish portion 62 Suction portion 63 Hose 64 Moving mechanism 70 Uncured photocurable resin 133 Air supply/exhaust control portion 333 Suction control portion
Claims (5)
前記光透過部を通じて前記光硬化性樹脂を硬化させる光を照射する光照射部と、
前記光透過部に対向し、前記造形槽に対して昇降可能であり、前記光の照射による硬化層を積層してなる造形物を保持するプラットホームと、
前記プラットホームに対して昇降可能とするとともに、筒状に形成されて前記プラットホームの外側に気密部材を介して配置され、前記プラットホームと協働して気密空間を形成する隔壁と、
前記気密空間への気体の給入または排出を行う給排気部と、
前記プラットホームおよび前記隔壁をそれぞれ昇降させ、前記隔壁の底面および前記気密空間の下面と前記光透過部との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成する昇降制御部と、
前記給排気部の動作により、前記光硬化性樹脂層の液面を前記造形物の下面に接触させる給排気制御部と、
前記造形物の所定の高さの断面形状に対応する前記光を、前記光照射部から前記光硬化性樹脂層に照射させて前記硬化層を形成する照射制御部と、
を備える光造形装置。 a modeling tank that stores a photocurable resin and has a light-transmitting portion on its bottom surface;
a light irradiation unit that irradiates light that cures the photocurable resin through the light transmission unit;
a platform facing the light transmitting unit, capable of moving up and down relative to the modeling tank, and holding a model formed by stacking layers cured by the irradiation of light;
a partition wall that is movably raised and lowered relative to the platform, that is formed in a cylindrical shape, that is disposed outside the platform via an airtight member, and that cooperates with the platform to form an airtight space;
an air supply/exhaust unit that supplies or exhausts gas to or from the airtight space;
a lifting control section that lifts and lowers the platform and the partition wall, respectively, to form a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the bottom surface of the partition wall, the lower surface of the airtight space, and the light transmitting section;
an air supply/exhaust control unit that operates the air supply/exhaust unit to bring the liquid surface of the photocurable resin layer into contact with the bottom surface of the model;
an irradiation control unit that irradiates the photocurable resin layer with the light corresponding to the cross-sectional shape of the object at a predetermined height from the light irradiation unit to form the cured layer; and
A photolithography apparatus comprising:
前記プラットホームに対して前記隔壁を、前記所定厚みだけ相対的に降下させる請求項1に記載の光造形装置。 The lift control unit, each time the formation of the hardened layer is completed,
The optical shaping apparatus according to claim 1 , wherein the partition wall is lowered by the predetermined thickness relative to the platform.
前記プラットホームおよび前記隔壁をそれぞれ昇降させ、前記隔壁の底面および前記気密空間の下面と前記光透過部との間に所定厚みの光硬化性樹脂層を形成するステップと、
前記給排気部の動作により、前記光硬化性樹脂層の液面を前記造形物の下面に接触させるステップと、
前記造形物の所定の高さの断面形状に対応する前記光を、前記光照射部から前記光硬化性樹脂層に照射させて硬化層を形成するステップと、
前記プラットホームに対して前記隔壁を前記所定厚みだけ相対的に降下させるステップと、を繰り返し実行する造形物の製造方法。 a light irradiation unit that irradiates light that cures the photocurable resin through the light transmission unit; a platform that faces the light transmission unit and is movable up and down relative to the modeling tank; a partition wall that is movable up and down relative to the platform, is formed in a cylindrical shape, and is disposed outside the platform via an airtight member, and forms an airtight space in cooperation with the platform; and an air supply/exhaust unit that supplies and exhausts gas to and from the airtight space,
raising and lowering the platform and the partition wall, respectively, to form a photocurable resin layer of a predetermined thickness between the bottom surface of the partition wall, the lower surface of the airtight space, and the light transmitting portion;
bringing the liquid surface of the photocurable resin layer into contact with the bottom surface of the object by operating the air supply and exhaust unit;
irradiating the photocurable resin layer with the light corresponding to a cross-sectional shape of the object at a predetermined height from the light irradiation unit to form a cured layer;
and lowering the partition wall by the predetermined thickness relative to the platform.
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