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JP4833673B2 - Stereolithography equipment - Google Patents

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JP4833673B2 JP2006017538A JP2006017538A JP4833673B2 JP 4833673 B2 JP4833673 B2 JP 4833673B2 JP 2006017538 A JP2006017538 A JP 2006017538A JP 2006017538 A JP2006017538 A JP 2006017538A JP 4833673 B2 JP4833673 B2 JP 4833673B2
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Description

本発明は、光硬化性液状樹脂と光を利用して3次元形状を造形する光造形装置に関する。   The present invention relates to an optical modeling apparatus that models a three-dimensional shape using a photocurable liquid resin and light.

光造形装置は、光硬化性液状樹脂を貯めておく液槽と、液面内の位置に対応して露光するか露光しないかを選択することが可能な露光装置と、液槽内で昇降する昇降台と、液面に沿って走行するリコータを備えている。   The optical modeling apparatus includes a liquid tank that stores a photocurable liquid resin, an exposure apparatus that can select whether exposure is performed or not according to a position in the liquid surface, and the liquid modeling apparatus moves up and down in the liquid tank. It has an elevator and a recoater that runs along the liquid level.

露光装置は、例えば光ビームの射出装置と、その光ビームを液面内の任意の位置に向けて反射する照射位置制御装置を備えている。あるいは、透過型の液晶パネル越しに平行光を照射する光源を備えている。いずれも、液面内の位置に対応してその位置を露光するか露光しないかを選択することが可能となっている。
光硬化性液状樹脂の液面を露光すると、液面が硬化して硬化層が形成される。最初の硬化層は、液槽内で昇降する昇降台に固着するように造形される。昇降台を一層分だけ沈めると昇降台に固着している硬化層も沈み、液面下に移動する。
光造形装置の造形精度が向上しており、1層の厚みはきわめて薄い。一層分だけ硬化層を沈めても、光硬化性液状樹脂の表面張力によって、沈められた硬化層の表面に光硬化性液状樹脂が流入しない。すなわち、一層分だけ硬化層を沈めても、硬化層の表面は光硬化性液状樹脂で被覆されない。光造形装置では、次の層の露光に備えて、硬化層の表面を光硬化性液状樹脂で被覆しておく必要がある。
そのために、液面に沿って走行するリコータが用意されている。リコータが液面に沿って走行すると、先に硬化して沈められた硬化層の表面を光硬化性液状樹脂で被覆することができる。
光造形装置では、液面の露光と昇降台の沈降とリコータの走行を1サイクルとする動作を繰り返すことによって、昇降台の上に複数の硬化層が積層されて一体化した光造形物を造形する。各層の露光領域を制御することによって、任意の3次元形状を造形することができる。
The exposure apparatus includes, for example, a light beam emitting device and an irradiation position control device that reflects the light beam toward an arbitrary position within the liquid surface. Alternatively, a light source that emits parallel light through a transmissive liquid crystal panel is provided. In either case, it is possible to select whether or not to expose the position corresponding to the position in the liquid surface.
When the liquid surface of the photocurable liquid resin is exposed, the liquid surface is cured and a cured layer is formed. The first hardened layer is shaped so as to adhere to a lifting platform that moves up and down in the liquid tank. When the lifting platform is submerged by one layer, the hardened layer fixed to the lifting platform also sinks and moves below the liquid level.
The modeling accuracy of the optical modeling apparatus is improved, and the thickness of one layer is extremely thin. Even if the cured layer is submerged by one layer, the photocurable liquid resin does not flow into the surface of the submerged cured layer due to the surface tension of the photocurable liquid resin. That is, even if the cured layer is submerged by one layer, the surface of the cured layer is not covered with the photocurable liquid resin. In the optical modeling apparatus, it is necessary to cover the surface of the cured layer with a photocurable liquid resin in preparation for the exposure of the next layer.
For this purpose, a recoater that travels along the liquid surface is prepared. When the recoater runs along the liquid surface, the surface of the cured layer that has been cured and submerged can be covered with the photocurable liquid resin.
In the optical modeling apparatus, by repeating the operations of exposing the liquid surface, settling the lifting platform, and running the recoater as one cycle, modeling an optical modeling object in which a plurality of hardened layers are stacked and integrated on the lifting platform. To do. An arbitrary three-dimensional shape can be formed by controlling the exposure area of each layer.

硬化層が広い表面積を有する場合、リコータが液面に沿って走行している間にリコータの前面にあるべき光硬化性液状樹脂が枯渇し、硬化層の表面に未コート部分が残ることがある。そこで、特許文献1に、リコータの前面を走行方向に対して幅方向の中央に向けて傾斜させたリコータが開示されている。走行方向に対して幅方向の中央に向けて傾斜しているとは、リコータの幅方向の両端近傍に対して幅方向の中央近傍では走行方向から後退していることをいい、リコータの前面が走行方向に開いたV字形状をしていることをいう。
リコータの前面が走行方向に開いたV字形状をしていると、リコータの側方端部から流出する光硬化性液状樹脂の量を少なく抑えられることから、リコータの前面にあるべき光硬化性液状樹脂が枯渇しづらい。
When the hardened layer has a large surface area, the photocurable liquid resin that should be on the front surface of the recoater may be depleted while the recoater runs along the liquid surface, and an uncoated portion may remain on the surface of the hardened layer. . Therefore, Patent Document 1 discloses a recoater in which the front surface of the recoater is inclined toward the center in the width direction with respect to the traveling direction. Inclining toward the center in the width direction with respect to the running direction means that the front of the recoater is retracted from the running direction in the vicinity of the center in the width direction relative to the vicinity of both ends in the width direction of the recoater It means that it has a V shape that opens in the direction of travel.
If the front surface of the recoater has a V shape that opens in the direction of travel, the amount of light-curable liquid resin that flows out from the side end of the recoater can be reduced, so the photocurability that should be on the front surface of the recoater. Liquid resin is hard to be depleted.

特開2002−103458号公報JP 2002-103458 A

近年、光硬化性液状樹脂の改良によって、光造形物の透明度が向上している。光造形物の透明度が向上すると、造形物の表面に露出する3次元形状のみならず、造形物の内部に形成されている3次元形状まで観測することが可能なることから、一層の透明化が望まれている。
透明度の向上とともに泡の存在が観測され始め、さらに透明度を向上させるためには、泡を含まない造形物あるいは泡の混入が少ない造形物を造形する必要があることがわかってきた。
本発明では、泡の混入が少ない造形物を造形することが可能な光造形装置を提供する。
In recent years, the transparency of optically shaped objects has been improved by improving the photocurable liquid resin. If the transparency of the optical model is improved, not only the three-dimensional shape exposed on the surface of the model but also the three-dimensional shape formed inside the model can be observed. It is desired.
With the improvement of transparency, the presence of bubbles has started to be observed, and in order to further improve the transparency, it has been found that it is necessary to model a model that does not contain bubbles or a model that contains less foam.
In this invention, the optical modeling apparatus which can model | mold a modeling thing with few mixing of foam is provided.

本発明は、光硬化性液状樹脂を貯めておく液槽と、液面内の位置に対応して露光するか露光しないかを選択することが可能な露光装置と、液槽内で昇降する昇降台と、液面に沿って走行するリコータを備えている光造形装置に関する。
本発明の光造形装置では、リコータが、走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜していることを特徴とする。
ここで、走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜しているとは、前記した従来のリコータとは逆に、リコータの幅方向の端部近傍が走行方向から後退していることをいう。幅方向の一方の端部から他方の端部に向けて一様に後退していることもあるし、幅方向の中央部で進出して両端部近傍で後退していること(走行方向に閉じたV字型に相当する)もある。すなわち、リコータが、幅方向の少なくとも一方の端部近傍が中央近傍よりも走行方向の後方に位置するように、中央近傍から当該端部に向けて傾斜していることをいう。
The present invention relates to a liquid tank that stores a photocurable liquid resin, an exposure apparatus that can select whether exposure is performed or not according to a position in the liquid surface, and elevation that moves up and down in the liquid tank. The present invention relates to a stereolithography apparatus including a table and a recoater that travels along a liquid surface.
In the optical modeling apparatus of the present invention, the recoater is inclined toward the side of the liquid tank with respect to the traveling direction.
Here, being inclined toward the side of the liquid tank with respect to the traveling direction means that the vicinity of the end in the width direction of the recoater is retreated from the traveling direction, contrary to the conventional recoater described above. Say. It may be uniformly retracted from one end in the width direction to the other end, or it may have advanced at the center in the width direction and retreated near both ends (closed in the running direction) (Corresponding to V-shaped). That is, the recoater is inclined from the vicinity of the center toward the end so that the vicinity of at least one end in the width direction is located behind the center in the running direction.

リコータの前面が走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜していると、硬化層の表面に導入される光硬化性液状樹脂に泡や異物が混入していると、その泡や異物は液槽の側方に押しやられ、造形領域から押し出される。泡や異物の混入が少なく、透明度に優れた光造形物を造形することが可能となる。   If the front surface of the recoater is inclined toward the side of the liquid tank with respect to the traveling direction, if bubbles or foreign substances are mixed in the photocurable liquid resin introduced to the surface of the cured layer, the bubbles or The foreign matter is pushed to the side of the liquid tank and pushed out of the modeling area. It is possible to form an optically shaped article that is less contaminated with bubbles and foreign matter and has excellent transparency.

リコータは、1枚のリコータブレードを備えているタイプであってもよいが、2枚のリコータブレードの間に光硬化性液状樹脂を貯めておくタイプのものであってもよい。2枚のリコータブレードの間に光硬化性液状樹脂を貯めた状態で走行することによって、大面積の硬化層の表面に導入する光硬化性液状樹脂が枯渇しないようにしたリコータが開発されている。1枚のリコータブレードを備えているタイプのみならず、2枚のリコータブレードの間に光硬化性液状樹脂を貯めておくタイプのリコータであっても、走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜していると、泡や異物の混入が少なく、透明度に優れた造形物を造形することが可能となる。   The recoater may be of a type having one recoater blade, but may be of a type in which a photocurable liquid resin is stored between two recoater blades. A recoater has been developed in which the photocurable liquid resin introduced into the surface of the large-area cured layer is not depleted by running with the photocurable liquid resin stored between two recoater blades. Yes. Not only the type with one recoater blade, but also the type of recoater that stores photocurable liquid resin between two recoater blades, If it is inclined toward the direction, it is possible to form a modeled object with less transparency of bubbles and foreign matters and excellent transparency.

2枚のリコータブレードの間に光硬化性液状樹脂を貯めておくタイプのリコータの場合、2枚のリコータブレードがともに傾斜した状態で平行に伸びていることが好ましい。
透明度に優れた光造形物を造形することができる。
In the case of a recoater of a type in which a photocurable liquid resin is stored between two recoater blades, it is preferable that the two recoater blades extend in parallel in an inclined state.
It is possible to model an optically shaped object with excellent transparency.

液面に直交する方向から見たときに、リコータが台形であることが好ましい。あるいは幅方向の両端近傍に対して幅方向の中央近傍が走行方向に進出していることが好ましい。
この場合、リコータの走行方向が左右逆転しても、泡や異物が押しやられる方向が同一であり、常に同一方向に泡や異物が押しやられる。側方に押しやられた泡や異物が造形領域に戻されることがない。
The recoater is preferably trapezoidal when viewed from the direction orthogonal to the liquid level. Or it is preferable that the center vicinity of the width direction has advanced in the running direction with respect to the vicinity of both ends of the width direction.
In this case, even if the traveling direction of the recoater is reversed left and right, the direction in which bubbles and foreign matter are pushed is the same, and the bubbles and foreign matter are always pushed in the same direction. Foam and foreign matter pushed sideways are not returned to the modeling area.

リコータが、走行方向に対する傾斜角度を変えることも好ましい。すなわち、リコータの走行中に、時刻の経過とともにリコータ自体の走行方向に対する傾斜角度を変えることも好ましい。走行中は傾斜した状態で走行する一方、走行ストロークの端部に至ると傾斜角を変えて走行方向に直交する角度になると、無駄な液面が最小限に抑えられる。 It is also preferable that the recoater changes the inclination angle with respect to the traveling direction. That is, it is also preferable to change the inclination angle of the recoater with respect to the traveling direction as time elapses while the recoater is traveling. While traveling while traveling in an inclined state, if the inclination angle is changed to reach an angle orthogonal to the traveling direction when reaching the end of the traveling stroke, the wasteful liquid level is minimized.

硬化層の沈降後に最初にリコータが走行するときには低速で走行し、ついでリコータが逆方向に高速で走行することも効果的である。
沈降後に最初にリコータが走行するときには低速で走行するようにすると、硬化層表面に導入される光硬化性液状樹脂に泡が混入することが少ない。ただし、混入する泡は少ないけれども絶無ではない。その泡は液面上に浮上する。リコータが逆方向に高速で走行すると、液面上に浮上した泡は側方に追いやられる。このとき、高速で走行するために、混入していた泡は効率的に側方に押しやられる。また、リコータが高速で走行するために、造形時間を長くする度合いも小さく抑制される。
When the recoater travels for the first time after settling of the hardened layer, it is also effective to travel at a low speed and then the recoater travels at a high speed in the opposite direction.
When the recoater runs for the first time after settling, if it is run at a low speed, bubbles are less likely to be mixed into the photocurable liquid resin introduced to the surface of the cured layer. However, although there are few bubbles to mix, it is not perfect. The bubbles rise above the liquid level. When the recoater travels in the opposite direction at high speed, the bubbles floating on the liquid surface are driven to the side. At this time, in order to travel at high speed, the mixed bubbles are efficiently pushed to the side. In addition, since the recoater travels at a high speed, the degree of lengthening the modeling time is also reduced.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
図1は、本実施例の光造形装置10の全体構成を備えている。光造形装置10は、光硬化性液状樹脂11を収容している液槽12と、レーザ光13を射出する光源14と、光源14から射出したレーザ光13のスポットを液槽12内に収容されている光硬化性液状樹脂11の液面11a内の任意の位置に指向させる光学系15と、液槽12内において昇降する昇降台16と、その昇降台16の駆動機構17と、液面11aに沿って移動することによって液面を平滑化するリコータ18と、そのリコータ18の駆動機構19と、制御装置20を備えている。制御装置20は、3次元CADシステムに接続されており、3次元CADシステムから造形するべき3次元形状を記述するデータを入力する。制御装置20は、3次元形状を記述するデータに基づいて、光源14と光学系15と昇降台駆動機構17とリコータ駆動機構19を制御し、3次元CADシステムから入力した3次元形状を記述するデータによって記述されている3次元形状を有する硬化物(造形物)が造形されるようにする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 includes an overall configuration of an optical modeling apparatus 10 according to the present embodiment. The optical modeling apparatus 10 has a liquid tank 12 containing a photocurable liquid resin 11, a light source 14 for emitting laser light 13, and a spot of the laser light 13 emitted from the light source 14 accommodated in the liquid tank 12. An optical system 15 that directs the photocurable liquid resin 11 to an arbitrary position within the liquid surface 11a, an elevator 16 that moves up and down in the liquid tank 12, a drive mechanism 17 for the elevator 16, and a liquid surface 11a. Are provided with a recoater 18 that smoothes the liquid surface by moving along, a drive mechanism 19 of the recoater 18, and a control device 20. The control device 20 is connected to a three-dimensional CAD system, and inputs data describing a three-dimensional shape to be modeled from the three-dimensional CAD system. Based on the data describing the three-dimensional shape, the control device 20 controls the light source 14, the optical system 15, the elevator drive mechanism 17, and the recoater drive mechanism 19, and describes the three-dimensional shape input from the three-dimensional CAD system. A cured product (modeled product) having a three-dimensional shape described by the data is modeled.

制御装置20は、3次元CADシステムから入力した3次元形状を記述するデータを処理し、断面ごとに輪郭線を算出する。以下では造形物の下方から上方に向けて、第1・・第n断面とする。制御装置20は、光源14と光学系15と昇降台駆動機構17とリコータ駆動機構19を下記のように制御する。
(1)昇降台16を、液面11aから1硬化層分の深さに沈める。
(2)第i断面の輪郭線データに基づいて光源14と光学系15を制御し、輪郭内の液面を露光し、輪郭外の液面は露光しない。
(3)昇降台16を、1硬化層分の深さだけ、さらに沈める。
(4)液面に沿ってリコータ18を走行させる。
(5)上記の(2)から(4)の制御を繰り返し実行する。最初に(2)を実行するときにはi=1とし、以後(2)を繰り返すたびにiを1ずつ大きくし、i=n−1として(2)から(4)を実施したら、最後にi=nとして(2)を実行する。
以上の処理を実施すると、液槽12内に3次元CADシステムが指定する3次元形状を備えた造形物が造形される。
The control device 20 processes data describing a three-dimensional shape input from the three-dimensional CAD system, and calculates a contour line for each cross section. Hereinafter, the first and nth cross sections are formed from the bottom to the top of the modeled object. The control device 20 controls the light source 14, the optical system 15, the elevator drive mechanism 17 and the recoater drive mechanism 19 as follows.
(1) The elevator 16 is submerged to a depth of one hardened layer from the liquid surface 11a.
(2) The light source 14 and the optical system 15 are controlled on the basis of the contour line data of the i-th cross section, the liquid surface within the contour is exposed, and the liquid surface outside the contour is not exposed.
(3) The elevator 16 is further submerged by a depth corresponding to one hardened layer.
(4) The recoater 18 is run along the liquid level.
(5) The above controls (2) to (4) are repeatedly executed. When (2) is executed for the first time, i = 1 is set, and each time (2) is repeated, i is increased by 1. When i = n−1 and (2) to (4) are performed, i = (2) is executed as n.
When the above processing is performed, a modeled object having a three-dimensional shape specified by the three-dimensional CAD system is formed in the liquid tank 12.

(第1実施例)
図2は、リコータ18と液槽12の平面図を示しており、リコータ18は、1枚の薄いリコータブレード21を備えている。リコータブレード21は、液面11aに対しては垂直に伸びており、走行方向Rに対して液槽12の側方12aに向けて傾斜している。リコータブレード21がR方向に走行する場合には、その前面において、矢印22aに示すように、泡や異物は液槽12の側方12aの側に押しやられる。リコータブレード21の幅方向の一端21aと液槽12の側方12aの間にはわずかな間隔が存在しており、側方12aの側に押しやられた泡や異物はその間隔に留まる。リコータブレード21が、L方向に走行しても、側方12aの側に押しやられた泡や異物が中央の造形領域に戻されることはない。
同時に、リコータブレード21は、走行方向Lに対して液槽12の側方12bに向けて傾斜している。リコータブレード21がL方向に走行する場合には、その前面において、矢印22bに示すように、泡や異物は液槽12の側方12bの側に押しやられる。リコータブレード21の幅方向の一端21bと液槽12の側方12bの間にはわずかな間隔が存在しており、側方12bの側に押しやられた泡や異物はその間隔に留まる。リコータブレード21が、R方向に走行しても、側方12bの側に押しやられた泡や異物が中央の造形領域に戻されることはない。
走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜しているリコータを用いると、硬化層の表面に導入される光硬化性液状樹脂から泡や異物が除去され、透明度に優れたモデルを造形することができる。
(First embodiment)
FIG. 2 is a plan view of the recoater 18 and the liquid tank 12, and the recoater 18 includes one thin recoater blade 21. The recoater blade 21 extends perpendicularly to the liquid surface 11 a and is inclined with respect to the traveling direction R toward the side 12 a of the liquid tank 12. When the recoater blade 21 travels in the R direction, bubbles and foreign substances are pushed toward the side 12a of the liquid tank 12 on the front surface thereof as indicated by an arrow 22a. There is a slight gap between one end 21a in the width direction of the recoater blade 21 and the side 12a of the liquid tank 12, and bubbles and foreign substances pushed to the side 12a remain in the gap. Even if the recoater blade 21 travels in the L direction, bubbles and foreign matter pushed to the side 12a are not returned to the central modeling area.
At the same time, the recoater blade 21 is inclined toward the side 12 b of the liquid tank 12 with respect to the traveling direction L. When the recoater blade 21 travels in the L direction, bubbles and foreign substances are pushed toward the side 12b of the liquid tank 12 on the front surface thereof as indicated by an arrow 22b. There is a slight gap between one end 21b in the width direction of the recoater blade 21 and the side 12b of the liquid tank 12, and bubbles and foreign substances pushed to the side 12b remain in the gap. Even if the recoater blade 21 travels in the R direction, bubbles and foreign matter pushed to the side 12b are not returned to the central modeling area.
Using a recoater that is inclined toward the side of the liquid tank with respect to the traveling direction, foam and foreign substances are removed from the photocurable liquid resin introduced to the surface of the cured layer, and a model with excellent transparency is formed. can do.

このリコータ18の場合、露光と露光の間にリコータが1往復することが好ましい。例えば、硬化層の沈降後に最初に走行するときにはR方向に走行し、ついでL方向に走行して次の露光を実施する。この場合、最初にR方向に走行するときには、硬化層の表面に光硬化性液状樹脂を導入し、次にL方向に走行するときに泡や異物を露光領域から側方に押しやることになる。この場合、最初にR方向に走行して硬化層の表面に光硬化性液状樹脂を導入する際には低速で走行し、次にL方向に走行して泡や異物を側方に押しやるときには高速で走行することが好ましい。そうすることによって、泡や異物が少なく透明度に優れたモデルを造形することができる。   In the case of this recoater 18, it is preferable that the recoater reciprocates once between exposures. For example, when traveling for the first time after settling of the hardened layer, it travels in the R direction, and then travels in the L direction for the next exposure. In this case, when traveling in the R direction for the first time, a photocurable liquid resin is introduced into the surface of the cured layer, and when traveling in the L direction, bubbles and foreign substances are pushed laterally from the exposure area. In this case, when traveling first in the R direction and introducing the photocurable liquid resin to the surface of the cured layer, it travels at a low speed, and then when traveling in the L direction and pushes bubbles and foreign matter to the side, the speed is high. It is preferable to run on. By doing so, it is possible to form a model with few bubbles and foreign matters and excellent transparency.

(第2実施例)
図3と図4は、リコータ18の第2実施例を示している。第2実施例のリコータ18は2枚のリコータブレード24,26を備えており、両者の間隙に光硬化性液状樹脂を貯めており、多量の光硬化性液状樹脂を蓄えた状態で硬化層の上方を走行する。大面積の硬化層の表面に光硬化性液状樹脂を導入する際にも光硬化性液状樹脂が枯渇することがない。
図4に示すように、2枚のリコータブレード24,26の間には、上下動する水平ブレード28が設置されており、水平ブレード28の下面は光硬化性液状樹脂に対して親水性である。水平ブレード28を液面11aに接触するまで下降し、その後に上昇すると光硬化性液状樹脂は2枚のリコータブレード24,26の間隙に貯められる。
各リコータブレード24,26は、液面11aに対しては垂直に伸びており、走行方向Rに対して液槽12の側方12aに向けて傾斜している。リコータブレード24,26がR方向に走行する場合には、その前面において、矢印28a,30aに示すように、泡や異物は液槽12の側方12aの側に押しやられる。リコータブレード24,26の幅方向の一端と液槽12の側方12aの間にはわずかな間隔が存在しており、側方12aの側に押しやられた泡や異物はその間隔に留まる。リコータブレード24,26が、L方向に走行しても、側方12aの側に押しやられた泡や異物が中央の造形領域に戻されることはない。
同時に、リコータブレード24,26は、走行方向Lに対して液槽12の側方12bに向けて傾斜している。リコータブレード24,26がL方向に走行する場合には、その前面において、矢印28b,30bに示すように、泡や異物は液槽12の側方12bの側に押しやられる。リコータブレード24,26の幅方向の一端と液槽12の側方12bの間にはわずかな間隔が存在しており、側方12bの側に押しやられた泡や異物はその間隔に留まる。リコータブレード24,26が、R方向に走行しても、側方12bの側に押しやられた泡や異物が中央の造形領域に戻されることはない。
このリコータも、走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜しているので、硬化層の表面に導入される光硬化性液状樹脂から泡や異物が除去され、透明度に優れたモデルを造形することができる。
(Second embodiment)
3 and 4 show a second embodiment of the recoater 18. The recoater 18 of the second embodiment includes two recoater blades 24 and 26, stores a photocurable liquid resin in the gap between the two, and a cured layer in a state where a large amount of the photocurable liquid resin is stored. Drive over the road. Even when the photocurable liquid resin is introduced into the surface of the cured layer having a large area, the photocurable liquid resin is not exhausted.
As shown in FIG. 4, a horizontal blade 28 that moves up and down is installed between the two recoater blades 24 and 26, and the lower surface of the horizontal blade 28 is hydrophilic to the photocurable liquid resin. is there. When the horizontal blade 28 is lowered until it comes into contact with the liquid surface 11a, and then raised, the photocurable liquid resin is stored in the gap between the two recoater blades 24 and 26.
Each of the recoater blades 24 and 26 extends perpendicularly to the liquid surface 11 a and is inclined toward the side 12 a of the liquid tank 12 with respect to the traveling direction R. When the recoater blades 24 and 26 travel in the R direction, bubbles and foreign substances are pushed toward the side 12a of the liquid tank 12 on the front surface thereof as indicated by arrows 28a and 30a. There is a slight gap between one end of the recoater blades 24 and 26 in the width direction and the side 12a of the liquid tank 12, and bubbles and foreign substances pushed to the side 12a remain in the gap. Even if the recoater blades 24 and 26 travel in the L direction, bubbles and foreign substances pushed to the side 12a are not returned to the central modeling area.
At the same time, the recoater blades 24, 26 are inclined toward the side 12 b of the liquid tank 12 with respect to the traveling direction L. When the recoater blades 24 and 26 travel in the L direction, bubbles and foreign substances are pushed toward the side 12b of the liquid tank 12 on the front surface thereof as indicated by arrows 28b and 30b. There is a slight gap between one end of the recoater blades 24 and 26 in the width direction and the side 12b of the liquid tank 12, and bubbles and foreign substances pushed to the side 12b remain in the gap. Even if the recoater blades 24 and 26 travel in the R direction, bubbles and foreign matters pushed to the side 12b are not returned to the central modeling area.
Since this recoater is also inclined toward the side of the liquid tank relative to the running direction, bubbles and foreign substances are removed from the photocurable liquid resin introduced to the surface of the cured layer, and a model with excellent transparency Can be shaped.

2枚のリコータブレード24,26を備えている場合、リコータブレード24,26の機能が相違する。リコータブレード24,26がR方向に走行する場合には、主としてリコータブレード26の前面が硬化層の表面に光硬化性液状樹脂を導入し、リコータブレード24は導入された光硬化性液状樹脂の液面を平滑化する。リコータブレード24,26がL方向に走行する場合には、主としてリコータブレード24の前面が硬化層の表面に光硬化性液状樹脂を導入し、リコータブレード26が導入された光硬化性液状樹脂の液面を平滑化する。
いずれにしても、リコータブレード24,26が走行方向に対して液槽の側方に向けて傾斜しているので、硬化層の表面に導入される光硬化性液状樹脂から泡や異物が除去され、透明度に優れたモデルを造形することができる。
When the two recoater blades 24 and 26 are provided, the functions of the recoater blades 24 and 26 are different. When the recoater blades 24 and 26 travel in the R direction, mainly the front surface of the recoater blade 26 introduces a photocurable liquid resin into the surface of the cured layer, and the recoater blade 24 introduces the introduced photocurable liquid. Smooth the liquid surface of the resin. When the recoater blades 24 and 26 travel in the L direction, the photocurable liquid resin in which the front surface of the recoater blade 24 mainly introduces a photocurable liquid resin into the surface of the cured layer and the recoater blade 26 is introduced. Smooth the liquid surface of the resin.
In any case, since the recoater blades 24 and 26 are inclined toward the side of the liquid tank with respect to the traveling direction, bubbles and foreign substances are removed from the photocurable liquid resin introduced to the surface of the cured layer. Therefore, it is possible to model a model with excellent transparency.

リコータブレード24,26を走行方向に対して2度(図3のθ=2°)傾斜させて水平面が50×50mmで厚みが5mmのモデルを造形した。1層の厚みは0.1mmであり、50回の積層サイクルを繰り返した。比較のために、θ=0°のリコータを用いて同一条件で実験した。比較例では、正方形の辺に近い部分に多数の気泡が観測されたのに対し、θ=2°のリコータを用いて造形すると、肉眼で観測できる気泡をなくすことができた。   The recoater blades 24 and 26 were tilted by 2 degrees (θ = 2 ° in FIG. 3) with respect to the traveling direction to form a model having a horizontal plane of 50 × 50 mm and a thickness of 5 mm. The thickness of one layer was 0.1 mm, and 50 lamination cycles were repeated. For comparison, an experiment was performed under the same conditions using a recoater with θ = 0 °. In the comparative example, many bubbles were observed in a portion close to a square side, but when formed using a recoater with θ = 2 °, bubbles that could be observed with the naked eye could be eliminated.

図5は、2枚のリコータブレードを備えている別の実施例を示している。この場合、2枚のリコータブレードと液面で囲まれる空間をポンプで減圧する。すると、2枚のリコータブレードの間隔で液面が上昇し、2枚のリコータブレードの間隔に光硬化性液状樹脂を貯めておくことができる。このタイプのリコータでも、走行方向に対して傾斜させることによって、泡や異物が造形物に混入することを防止できる。   FIG. 5 shows another embodiment with two recoater blades. In this case, the space surrounded by the two recoater blades and the liquid level is reduced by a pump. Then, the liquid level rises at the interval between the two recoater blades, and the photocurable liquid resin can be stored at the interval between the two recoater blades. Even with this type of recoater, it is possible to prevent bubbles and foreign matters from being mixed into the modeled object by inclining with respect to the traveling direction.

図6は、液面に垂直な方向から観察すると台形をしているリコータの例を示す。この場合、L方向に走行してもR方向に走行しても、泡や異物は側方12aの側に押しやられる。押しやられた泡や異物が造形領域に戻されることがない。
図7と図8は、リコータの幅方向の両端近傍に対して幅方向の中央近傍が走行方向に進出しているリコータを示している。この場合、リコータの走行方向が左右逆転しても、破線よりも上方の領域に存在している泡や異物は側方12aの側に押しやられ、破線よりも下方の領域に存在している泡や異物は側方12bの側に押しやられる。押しやられた泡や異物が造形領域に戻されることがない。
図6から図8に示すように、液面に接する面が比較的に広いリコータを用いてもよい。それに対して、図9から図11に示すように、間に光硬化性液状樹脂を貯めておく2枚のリコータブレードを利用してもよい。このようにしても、泡の混入が少ない造形物を造形することができる。
FIG. 6 shows an example of a recoater having a trapezoidal shape when observed from a direction perpendicular to the liquid surface. In this case, even if the vehicle travels in the L direction or the R direction, bubbles and foreign matter are pushed to the side 12a. Pressed bubbles and foreign objects are not returned to the modeling area.
7 and 8 show a recoater in which the vicinity of the center in the width direction advances in the traveling direction with respect to the vicinity of both ends in the width direction of the recoater. In this case, even if the traveling direction of the recoater is reversed left and right, the bubbles and foreign matter present in the region above the broken line are pushed to the side 12a, and the bubbles present in the region below the broken line. Or foreign matter is pushed to the side 12b. Pressed bubbles and foreign objects are not returned to the modeling area.
As shown in FIGS. 6 to 8, a recoater having a relatively wide surface in contact with the liquid surface may be used. On the other hand, as shown in FIGS. 9 to 11, two recoater blades that store a photocurable liquid resin between them may be used. Even if it does in this way, a modeling thing with few mixing of a bubble can be modeled.

図12は、走行方向に対する傾斜角度を変えるリコータを示している。図12はR方向に走行する場合の傾斜角の変化を示し、走行開始前は、t1に示すように傾斜角θはゼロである。走行を開始すると時刻t2までは下端側のみが走行し、リコータがθまで傾く。時刻t2でθまで傾むくと、その後はリコータの全体が平行移動し、θだけ傾いた状態で走行する。時刻t4でリコータの下端がストロークエンドに到着すると、下端は停止するものの、上端はさらに移動しつづけ、時刻t5でθ=0°となって停止する。この場合、ハッチに示す領域の液面が不要となり、液槽を小型化することができる。   FIG. 12 shows a recoater that changes the inclination angle with respect to the traveling direction. FIG. 12 shows changes in the inclination angle when traveling in the R direction, and the inclination angle θ is zero as shown at t1 before the start of traveling. When traveling is started, only the lower end side travels until time t2, and the recoater tilts to θ. When tilted to θ at time t2, the entire recoater thereafter translates and travels in a state tilted by θ. When the lower end of the recoater arrives at the stroke end at time t4, the lower end stops, but the upper end continues to move further, and stops at θ = 0 ° at time t5. In this case, the liquid level in the area shown by the hatch becomes unnecessary, and the liquid tank can be miniaturized.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

実施例の光造形装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the optical modeling apparatus of an Example. 第1実施例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of 1st Example is shown. 第2実施例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of 2nd Example is shown. 第2実施例のリコータの一部斜視図を示す。The partial perspective view of the recoater of 2nd Example is shown. 第2実施例の変形例のリコータの一部斜視図を示す。The partial perspective view of the recoater of the modification of 2nd Example is shown. 他の例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of another example is shown. さらに他の例のリコータの平面図を示す。Furthermore, the top view of the recoater of another example is shown. さらに他の例のリコータの平面図を示す。Furthermore, the top view of the recoater of another example is shown. 図7の変形例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of the modification of FIG. 7 is shown. 図8の変形例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of the modification of FIG. 8 is shown. 図9の変形例のリコータの平面図を示す。The top view of the recoater of the modification of FIG. 9 is shown. 傾斜角を変えるリコータの動作を経時的に示す。The operation of the recoater that changes the tilt angle is shown over time.

符号の説明Explanation of symbols

10:光造形装置
11:光硬化性液状樹脂
12:液槽
12a:一方の側方
12b:他方の側方
13:レーザビーム
14:光源
15:光学系
16:昇降台
17:昇降台駆動装置
18:リコータ
19:リコータ駆動装置
20:制御装置
21:リコータブレード
24:リコータブレード
26:リコータブレード
L,R:走行方向
θ:傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Stereolithography apparatus 11: Photocurable liquid resin 12: Liquid tank 12a: One side 12b: The other side 13: Laser beam 14: Light source 15: Optical system 16: Lifting table 17: Lifting table drive device 18 : Recoater 19: Recoater drive device 20: Control device 21: Recoater blade 24: Recoater blade 26: Recoater blade L, R: Travel direction θ: Inclination angle

Claims (7)

光硬化性液状樹脂を貯めておく液槽と、
液面内の位置に対応して露光するか露光しないかを選択することが可能な露光装置と、
液槽内で昇降する昇降台と、
液面に沿って走行するリコータを備えており、
そのリコータが、幅方向の少なくとも一方の端部近傍が中央近傍よりも走行方向の後方に位置するように、中央近傍から当該端部に向けて傾斜していることを特徴とする光造形装置。
A liquid tank for storing a photocurable liquid resin;
An exposure apparatus capable of selecting whether to perform exposure or not according to a position in the liquid surface;
A lifting platform that moves up and down in the liquid tank;
It has a recoater that runs along the liquid surface,
The stereolithography apparatus, wherein the recoater is inclined from the vicinity of the center toward the end so that the vicinity of at least one end in the width direction is located behind the center in the running direction .
そのリコータが、間に光硬化性液状樹脂を貯めておく2枚のリコータブレードを備えていることを特徴とする請求項1の光造形装置。   2. The stereolithography apparatus according to claim 1, wherein the recoater includes two recoater blades for storing a photocurable liquid resin therebetween. その2枚のリコータブレードが平行であることを特徴とする請求項2の光造形装置。   The stereolithography apparatus according to claim 2, wherein the two recoater blades are parallel to each other. そのリコータが、液面に垂直な方向から見ると、台形であることを特徴とする請求項1の光造形装置。   The stereolithography apparatus according to claim 1, wherein the recoater is trapezoidal when viewed from a direction perpendicular to the liquid surface. そのリコータが、幅方向の両端近傍に対して幅方向の中央近傍では走行方向に進出していることを特徴とする請求項1の光造形装置。   The stereolithography apparatus according to claim 1, wherein the recoater has advanced in the running direction in the vicinity of the center in the width direction with respect to the vicinity of both ends in the width direction. リコータの走行中に、時刻の経過とともにリコータ自体の走行方向に対する傾斜角度を変えることを特徴とする請求項1の光造形装置。 The stereolithography apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle of the recoater itself with respect to a traveling direction is changed as time elapses while the recoater is traveling . そのリコータが、硬化層の沈降後に最初に走行するときには低速で走行し、ついで逆方向に高速で走行することを特徴とする請求項1の光造形装置。   The stereolithography apparatus according to claim 1, wherein the recoater travels at a low speed when traveling for the first time after settling of the hardened layer, and then travels at a high speed in the opposite direction.
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