JP2000211031A

JP2000211031A - 光造形装置の支持テ―ブル

Info

Publication number: JP2000211031A
Application number: JP11017487A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Furuta; 慧古田; Takeshi Jo; 毅徐
Original assignee: NTT Data CMET Inc
Current assignee: CMET Inc
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】シート状部材の中央部を支持プレートに固定
することができる光造形装置の支持テーブルを提供す
る。【解決手段】光造形装置において造形物を支持するた
めに用いられる支持テーブル２０であり、光硬化性液中
に浸漬される支持プレート２０と、支持プレート２０の
表面に着脱可能に固定され、その上面に造形物１１が形
成される可撓性を有するシート状部材４０とを備え、支
持プレート２２とシート状部材４０の少なくとも一方の
一部又は全体が磁力を有する部材で形成され、かつ、他
方の一部又は全体が感磁性材料で形成され、支持プレー
ト２２とシート状部材４０との間に働く磁力によりシー
ト状部材４０の少なくとも中央部が支持プレート２２に
固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光造形技術に関
し、詳しくは光造形装置において造形した造形物を支持
するために用いられる支持テーブルに関する。ここで、
光造形技術とは、光硬化性液に光を照射し、光硬化性液
を硬化させて一定の厚みの硬化層を造形し、この硬化層
を順次積み重ねることにより任意の３次元形状を有する
物体を造形する技術である。

【０００２】

【従来技術】光造形装置の支持テーブルに関する技術と
して、特開平２−１２８８２９号に開示された技術が知
られている。この光造形装置の支持テーブルは、図８に
示すように、光硬化性液Ａに浸漬された支持プレート１
０２と、支持プレート１０２の上面に固定具１０７によ
り固定される可撓性のシート状部材１０６とから構成さ
れる。上記支持テーブルを有する光造形装置では、シー
ト状部材１０６の表面上に造形物Ｂを造形した後、支持
プレート１０２からシート状部材１０６を取り外す。シ
ート状部材１０６上に造形された造形物Ｂは、シート状
部材１０６を撓ませることにより、シート状部材１０６
から容易に剥離することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記技術では、図８に
示すように、シート状部材１０６を機械的な固定具１０
７によりその周囲を支持プレート１０２に固定する構造
となっていた。したがって、支持テーブルが大きくなる
に従いシート状部材１０６が大きくなると、従来の技術
ではシート状部材１０６の周囲しか固定されていないた
め、造形物Ｂの成形時にシート状部材１０６の中央部が
上下又は左右にずれるという問題があった。シート状部
材１０６の中央部がずれると、造形物Ｂを安定して造形
することが困難となる。

【０００４】そこで、本発明は上述した問題を解決する
ためになされたものであり、その目的は、シート状部材
の中央部を支持プレートに固定することができる光造形
装置の支持テーブルを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、請求項
１記載の支持テーブルにより解決される。請求項1 記載
の支持テーブルは、支持プレートと、支持プレート表面
に固定されるシート状部材とを備える。支持プレートと
シート状部材の少なくとも一方の一部又は全体が磁力を
有する部材で形成され、かつ、他方の一部又は全体が磁
性体で形成されるため、支持プレートとシート状部材と
の間に働く磁力によりシート状部材の少なくとも中央部
が支持プレートに固定される。シート状部材の中央部が
支持プレートに固定されるため、造形中においてもシー
ト状部材がずれ難く、造形物を安定してシート状部材の
上に造形することができる。本発明の支持プレートを適
用することができる光造形装置としては、種々の光造形
装置に利用することができ、例えば、容器に収納した光
硬化性液の表面上に光を走査することにより造形物を造
形するような装置であっても良いし、光硬化性液を収納
する容器の底面又は側面に光を透過する透過窓を形成
し、この透過窓から光を照射することにより造形物を造
形するような装置であっても良い。特に、本発明の支持
テーブルは、可撓性を有するシート状部材を採用するこ
とにより支持テーブルから造形モデルを容易に剥離する
ことができ、サポートを付さないで直接支持テーブルの
上に造形物を造形するレグレス造形用の支持テーブルと
して有用である。このような光造形装置に使用される光
硬化性液としては、種々の光硬化性の物質（アクリル樹
脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂等）を使用す
ることができる。前記支持プレートとシート状部材の少
なくとも一方が、その一部又は全体が磁力を有する部材
で形成される。したがって、支持プレートとシート状部
材の両者に磁力を有する部材を組み込んでも良いし、支
持プレートとシート状部材のどちらか一方に、磁力を有
する部材が組み込まれたものであっても良い。ただし、
シート状部材の中央部を効果的に支持プレートに固定す
るために、シート状部材又は支持プレートの中央部分に
磁力を有する部材を組み込むことが好ましい。磁力を有
する部材としては、いわゆる永久磁石や、電磁石を使用
することができる。永久磁石としては、公知の種々の磁
石を使用することができ、例えば炭素鋼磁石、タングス
テン鋼磁石、タングステン・クロム鋼磁石、ＫＳ鋼磁石
等の焼き入れ型永久磁石、又はＭＫ鋼磁石、ケステル鋼
磁石、ＮＫＳ鋼磁石、アルコニ５磁石等の析出型永久磁
石を使用することができる。さらに、金属粉末磁石、金
属酸化物磁石、ＥＳＤ磁石、若しくはバリュウムフェラ
イト粉末等をゴムやプラスチックに混入した磁石を使用
しても良い。電磁石としては、鉄、珪素鋼、鉄・アルミ
ニュウム合金、鉄・ニッケル合金、鉄・珪素鋼・アルミ
ニュウム合金、フェライト等の磁心材料に導線を巻き付
けた電磁石を使用することができる。電磁石を使用した
場合は、永久磁石を使用した場合に比較し、電磁石に流
す電流の強さを変えることによって容易に磁力の大きさ
を調整できる点で好ましい。ただし、電磁石を使用した
場合は、電気を導く導線と光硬化性液が接触しないよう
にシールを施さなければならない点で面倒である。前記
支持プレート又はシート状部材の他方は、磁性体で形成
される。ここで、磁性体とは、磁界内に置かれた時磁化
されて磁気分極を生じ、磁気モーメントを持つに至る物
質を言う。磁性体としては、鉄、珪素鋼、鉄・アルミニ
ュウム合金、鉄・ニッケル合金、ステンレス等の強磁性
を示す素材であることが好ましい。強磁性を示す材料を
使用すると、支持プレートに強固にシート状部材を固定
することができるからである。前記シート状部材は、造
形物を剥離しやすくするために、可撓性を有するシート
状・フィルム状のものであればどのようなものでも良
い。ただし、シート状部材からの造形物の剥離しやすさ
（シート状部材の撓み性）を考慮すると、その厚みは１
mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1mm 以
下とすることが好ましい。また、シート状部材は磁性効
果が損なわれない程度の厚みで、合成樹脂塗料類やプラ
スチック製フィルムで被覆しても良く、又、メッキ処理
を施したり、スズ、金、鉛、銀、アルミニュウム等の金
属をその表面に蒸着したりしても良い。このように、シ
ート状部材の表面を被覆することにより、シート状部材
の材質の変化を防止することができる。

【０００６】一般に光硬化性液は光が照射されて硬化す
る際に収縮するため、造形物にはそり変形応力が生じ
る。このため、シート状部材が支持プレートに強固に固
定されていないと、シート状部材も反ってしまい造形物
の形状精度が低下してしまう。したがって、造形物を造
形する間は支持テーブルとシート状部材が強固に固定さ
れている必要がある。一方、造形後、支持プレートから
シート状部材を取り外す場合には、シート状部材が容易
に支持プレートから取り外せることが好ましい。このよ
うな問題は請求項2 に記載した支持テーブルにより解決
することができる。請求項2 記載の支持テーブルによる
と、シート状部材と支持プレートの間に作用する磁力を
調整することができるので、造形物の造形中は磁力を大
きくしシート状部材と支持プレートを強固に固定し、造
形後は支持プレートとシート状部材の間に作用する磁力
を小さくすることにより容易に支持プレートからシート
状部材を取り外すことができる。なお、このような問題
を解消する方法としては、シート状部材と支持プレート
の結合力（磁力）を弱くした状態でもシート状部材が撓
まないように、シート状部材の剛性を上げることが考え
られる。しかしながら、シート状部材の剛性を上げる
と、シート状部材が撓み難くなり造形物が剥離し難くな
るという問題が生じる。請求項2 記載の発明によれば、
シート状部材の剛性を上げる必要が無いため、このよう
な問題が生じない。支持プレートとシート状部材の間に
作用する磁力の調整は、支持プレートとシート状部材の
間の距離を調整（機械的な機構により調整）することに
より行っても良い。また、支持プレートに電磁石を使用
した場合には、電磁石に流れる電流を調整することによ
り磁力を調節することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る光造形装置の一実施
の形態について説明する。まず、図1 に基づいて光造形
装置の概略構成について説明する。なお、本発明に係る
支持テーブルは、種々の光造形装置に適用することがで
きるが、ここでは図1 に示すように光硬化性液の表面に
レーザ光等の光を走査することにより造形物を造形する
光造形装置に適用した場合を例として説明する。

【０００８】光造形装置は、光源１３と、光源１３から
出射した光１０の照射される位置を制御するための光学
系機器（ガルバノメータミラー）１２と、光硬化性液１
８を貯留する容器１４と、容器１４内の光硬化性液１８
に浸漬され造形物１１を支持するための支持テーブル２
０とを備える。光源１３としては、He−CdレーザやArレ
ーザ等のレーザ発振器が用いられる。ガルバノメータミ
ラー１２は、偏向ミラーとこれを回動するためのモータ
とからなっている。そして、モータが回転することによ
り、偏向ミラーが回転し、光１０の入射角が変更され、
光１０の照射される位置を変更することができる。ガル
バノメータミラー１２の偏光ミラーの角度は、図示省略
した制御装置により制御され、所定の位置に光１０が照
射されるように制御される。容器１４は、その内部に光
硬化性液１８が貯留されており、この光硬化性液１８に
光１０が照射されることにより、光硬化性液１８が硬化
し造形物１１が造形される。この容器１４内には、造形
物１１を支持するための支持テーブル２０が配設されて
いる。この支持テーブル２０は、液面の高さを検知する
高精度距離センサー（図示省略）の値に基づき図示省略
した制御装置により、液面からの深さが調整されるよう
になっている。

【０００９】次に、本発明の要部たる支持テーブル２０
の構造について図２乃至図６に基づいて詳細に説明す
る。図２は支持テーブル２０により造形物１１を支持し
ている状態を拡大して示す図面であり、図３は支持テー
ブルを上から見る図面であり、図４は図３のＡ−Ａ断面
において支持テーブルを切断した時の断図面であり、図
５及び図６は図３のＢ−Ｂ断面で支持テーブルを切断し
た時の断面図を示す。

【００１０】図２に示すように、支持テーブル２０は、
支持棒２１と、支持棒２１により支持される支持プレー
ト２２と、支持プレート２２の表面に着脱自在に固定さ
れるシート状部材４０とから構成される。支持プレート
２２は、図４に示すように、第１支持プレート２３と、
一定の間隔を隔てて配置される第２支持プレート２４を
有する。第２支持プレート２４は、第１支持プレート２
３に固定されたガイドピン２８にガイドされて上下方向
にスライド移動可能な構造となっている。また、第２支
持プレート２４には、図３及び図４に示すように複数の
貫通孔２７が形成される。そして、第１支持プレート２
３に固定された磁石（永久磁石）２６が、第２支持プレ
ート２４に形成された各貫通孔２７に挿入されるように
構成されている。また、第1 支持プレート２３と第2 支
持プレート２４の間には、図５及び６に示すように、カ
ム３０が配設され、第１支持プレート２３と第２支持プ
レートとの距離を調節できるようになっている。すなわ
ち、カム３０に固定された回動軸３２の端部は、第１支
持プレート２３に形成した軸受けに回動自在に軸支され
ている。回動軸３２が回動するとカム３０も回動し、第
１支持プレート２３と第２支持プレート２４の距離が最
も近くなる位置（図５）と、第１支持プレート２３と第
２支持プレート２４の距離が最も遠くなる位置（図６）
とに調整可能な構成となっている。このため、第１支持
プレート２３と第２支持プレート２４が最も近くなる位
置（図５）においては、第２支持プレート２４の上面に
固定されるシート状部材４０と磁石２６が接触し、支持
プレート２２とシート状部材４０の間に働く磁力が最も
大きくなる。一方、第１支持プレート２３と第２支持プ
レート２４が最も遠くなる位置（図６）においては、支
持プレート２２とシート状部材４０の間に働く磁力が最
も弱くなる。なお、カム３０の回転は、回動軸３２にハ
ンドルを取付けて手動で回動するような構成とすること
もできるし、回動軸３２にモータ等の駆動手段をとりつ
けて、これにより回動軸３２を回動するような構成とし
ても良い。シート状部材４０は、既に説明したように鉄
等の金属をシート状に形成したものを用い、第１支持プ
レート２３に固定された磁石２６の磁力により第２支持
プレート２４の上面に固定される。本実施の形態では、
シート状部材４０を磁石２６の磁力のみによって第２支
持プレート２４の上面に固定したが、このような構成に
限られるものではなく、シート状部材４０の周囲をさら
に機械的手段により固定するような構成としても良い。
このようにすれば、シート状部材４０の周囲を機械的な
手段により、シート状部材４０の中央部は磁力により固
定されることとなり、シート状部材４０の全体を支持プ
レート２２に固定することができる。

【００１１】次に上述した光造形装置により、造形物を
造形する手順について説明する。まず、支持プレート２
２を、第１支持プレート２３と第２支持プレート２４の
距離が最も近くなる図５の状態として、第２支持プレー
ト２４の上にシート状部材４０を固定する。すなわち、
支持プレート２２とシート状部材４０の間に働く磁力を
最も強い状態とし、シート状部材４０を支持プレート２
２にしっかりと固定する。次に、容器１４内を光硬化性
液１８で満たし、この光硬化性液１８内に支持テーブル
２０を、硬化させる光硬化性液の厚み分ｔだけ液面から
沈める（Ｚ方向に動かす）。すなわち、シート状部材４
０と光硬化性液１８の表面との距離をｔとする。この状
態で、光源１３からの光１０を、ガルバノメータミラー
１２の角度を変化させることにより、光硬化性液１８の
表面上で走査させ光硬化性液１８を硬化させる。次に、
支持テーブル２０を次に硬化させる層の厚み分ｔだけＺ
方向に動かす。そして、同様に光源１３からの光１０を
光硬化性液１８の表面上で走査させ硬化させる。以下、
上述した手順を繰り返すことにより、一定の厚みｔを有
する硬化層を積み重ね希望形状を有する造形物１１がシ
ート状部材４０の上に造形される。

【００１２】このように希望形状を有する造形物を造形
した後、支持テーブル２０を光硬化性液１８から取り出
す。しかる後、カム３０を回転させることにより、支持
テーブル２０を図６の状態とする。シート状部材４０と
支持プレート２２に作用する磁力が最も弱い状態となる
ので、支持プレート２２からシート状部材４０が取り外
し易い状態となる。この状態で支持プレート２２からシ
ート状部材４０を取り外し、シート状部材４０を撓ませ
ることにより、シート状部材４０から造形物１１を剥離
する。

【００１３】このように上述した光造形装置において
は、支持プレート２２とシート状部材４０の間に働く磁
力によりシート状部材４０を固定する構成としているた
め、シート状部材４０の中央部を支持プレート２２に固
定することができる。このため、造形物１１の成形時等
にシート状部材が支持プレート上でずれることを防止で
き、安定した光造形を行うことができる。特に、光造形
装置によっては、造形物１１の上に均一の厚みで光硬化
性液１８を供給するためにリコート装置を使用するもの
がある。リコート装置を使用した場合、造形物１１及び
シート状部材４０に左右にずれる向きに力が作用する
が、上記支持テーブル２０では、シート状部材４０がそ
の中央部で固定されるためこのような場合にもずれるこ
とが無い。また、造形時にはシート状部材４０と支持プ
レート２２との間に作用する磁力を大きくし両者を強固
に固定することにより造形物１１のそり変形等によるシ
ート状部材４０の撓み及びずれを防止することができ、
造形後にはシート状部材４０と支持プレート２２との間
に作用する磁力を小さくすることによりシート状部材４
０を支持プレート２２から取り外し易くしている。

【００１４】上述した光造形装置に使用される支持テー
ブルの変形例を図７に示す。図７に示す例では、支持プ
レート２２に組み込む磁石として、電磁石３４を使用し
ている。そして、電磁石３４に電気を導通するための導
線３６を支持棒２１内に配線している。なお、電磁石３
４及び導線３６は、共に耐油性ゴムパッキン等により光
硬化性液１８からシールされている。図７に示す支持テ
ーブルでは、電磁石３４に流す電流の強さを調節するこ
とにより電磁石の磁力を自在に調節することができ、支
持プレート２２とシート状部材４０の結合力を様々な強
さで調整することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる支
持テーブルでは、シート状部材が大きくなってもシート
状部材の中央部を支持プレートに固定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る光造形装置の概略
構成を説明するための図面である。

【図２】図１に示す光造形装置の支持テーブルに造形物
を支持した状態を示す図面である。

【図３】図２に示す支持テーブルを上から見た図面であ
る。

【図４】図３に示す支持テーブルのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図５】図３に示す支持テーブルのＢ−Ｂ断面図であっ
て、支持プレートとシート状部材との間に働く磁力が最
も大きくなる状態を示す図面である。

【図６】図３に示す支持テーブルのＢ−Ｂ断面図であっ
て、支持プレートとシート状部材との間に働く磁力が最
も小さくなる状態を示す図面である。

【図７】本発明の他の実施の形態に係る支持テーブルの
構造を説明するための図面である。

【図８】従来の支持プレートの構造を説明するための図
面である。

【符号の説明】

１１・・造形物１４・・容器１８・・光硬化性液２０・・支持テーブル２２・・支持プレート２３・・第１支持プレート２４・・第２支持プレート２６・・磁石（永久磁石）３０・・カム３４・・電磁石３６・・導線４０・・シート状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徐毅東京都大田区蒲田５丁目15番８号エヌ・ティ・ティ・データ・シーメット株式会社内Ｆターム(参考） 4F213 WA25 WA97 WB01 WL03 WL13 WL73 WL96

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光造形装置において造形物を支持するた
めに用いられる支持テーブルであり、光硬化性液中に浸
漬される支持プレートと、その支持プレートの表面に着
脱可能に固定され、その上面に造形物が形成される可撓
性を有するシート状部材とを備え、前記支持プレートと
前記シート状部材の少なくとも一方の一部又は全体が磁
力を有する部材で形成され、かつ、他方の一部又は全体
が磁性体で形成され、前記支持プレートと前記シート状
部材との間に働く磁力により前記シート状部材の少なく
とも中央部が前記支持プレートに固定される支持テーブ
ル。
【請求項２】請求項１記載の支持テーブルであり、前
記支持プレートに、前記支持プレートと前記シート状部
材の間に作用する磁力を調節するための手段が設けられ
ている支持テーブル。