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JP2010089364A - Three-dimensional shaping apparatus - Google Patents

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JP2010089364A
JP2010089364A JP2008261094A JP2008261094A JP2010089364A JP 2010089364 A JP2010089364 A JP 2010089364A JP 2008261094 A JP2008261094 A JP 2008261094A JP 2008261094 A JP2008261094 A JP 2008261094A JP 2010089364 A JP2010089364 A JP 2010089364A
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JP
Japan
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laser light
dimensional
modeling apparatus
cured
dimensional modeling
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008261094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Uchiyama
茂生 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roland DG Corp
Original Assignee
Roland DG Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roland DG Corp filed Critical Roland DG Corp
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Abstract

【課題】光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置において、造形時間を短縮し、かつ、高解像度の造形が可能であるようにする。
【解決手段】光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置10において、レーザー光を出射するレーザー光源14と、レーザー光源から出射されたレーザー光を反射して、第1の方向に走査するMEMSミラー16と、MEMSミラーにより反射されたレーザー光を反射して、第1の方向と直交する第2の方向に走査するガルバノミラー18と、ガルバノミラーにより反射されたレーザー光を受光するよう配置され、かつ、内部に光硬化樹脂を貯留可能な貯留槽と、貯留槽内に配置され、レーザー光の照射により硬化する光硬化樹脂を保持する三次元造形物保持板と、三次元造形物保持板を上下方向に動作させる駆動手段とを有する。
【選択図】図1
In a three-dimensional modeling apparatus for producing a three-dimensional model using a photo-curing resin that is cured by light irradiation, a modeling time is shortened and high-resolution modeling is possible.
In a three-dimensional modeling apparatus 10 that produces a three-dimensional model using a photocurable resin that is cured by light irradiation, a laser light source 14 that emits laser light and a laser beam emitted from the laser light source are reflected. The MEMS mirror 16 that scans in the first direction, the galvano mirror 18 that reflects the laser light reflected by the MEMS mirror and scans in the second direction orthogonal to the first direction, and the galvanometer mirror A three-dimensional structure that is arranged to receive the reflected laser light and that can store a photocurable resin inside, and a photocurable resin that is arranged in the storage tank and is cured by irradiation with laser light An object holding plate and driving means for moving the three-dimensional structure holding plate in the vertical direction.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、三次元造形装置に関し、さらに詳細には、光を照射すると硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus, and more particularly to a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional model using a photo-curing resin that is cured when irradiated with light.

従来より、可視光または紫外光などの光の照射により硬化する性質を有する光硬化樹脂を用いた三次元造形装置が知られている。   Conventionally, a three-dimensional modeling apparatus using a photo-curing resin having a property of being cured by irradiation with light such as visible light or ultraviolet light has been known.

こうした三次元造形装置は、例えば、以下のような手法により三次元造形物を作製している。   Such a three-dimensional modeling apparatus produces, for example, a three-dimensional modeled object by the following method.

即ち、光硬化樹脂を貯留する貯留槽に対して外部より光を照射し、まず、上記貯留槽内に配置された造形物の土台となる造形物保持板表面に、造形物が所定の液層厚さ分だけ硬化するようにして造形物を造形する。   That is, the storage tank storing the photocurable resin is irradiated with light from the outside, and first, the modeling object is a predetermined liquid layer on the surface of the modeling object holding plate serving as a foundation of the modeling object arranged in the storage tank. The modeled object is modeled so as to be cured by the thickness.

さらに所定の液層厚さ分だけ造形物保持板を移動させ、既に硬化した三次元造形物の上に新たな造形物の層を硬化させる。   Further, the model object holding plate is moved by a predetermined liquid layer thickness, and a new model object layer is cured on the already cured three-dimensional model object.

こうした硬化した三次元造形物の上に新たな造形物の層を硬化させるという動作を順次繰り返し、造形物の層を積層して、三次元造形物の作製を行うようになされている。   An operation of curing a layer of a new modeled object on the cured three-dimensional modeled object is sequentially repeated, and a layer of the modeled object is laminated to produce a three-dimensional modeled object.


ところで、上記したような三次元造形装置において、光硬化樹脂に光を照射する際には、例えば、光ビームでベクトルイメージを描きながら光硬化樹脂に光を照射し、光硬化樹脂を硬化させていた。

By the way, in the three-dimensional modeling apparatus as described above, when irradiating light to the photocurable resin, for example, the photocurable resin is irradiated with light while drawing a vector image with a light beam to cure the photocurable resin. It was.

しかしながら、光ビームでベクトルイメージを描いて光硬化樹脂を硬化させて造形する手法によれば、造形速度が遅いという問題点があった。   However, according to the technique of drawing a vector image with a light beam and curing the photo-curing resin, there is a problem that the modeling speed is slow.


また、上記した光の照射方法とは異なる手法としては、例えば、マイクロミラーデバイスや液晶デバイスなどのプロジェクタを利用して、ラスターイメージで面露光するという手法が知られている。

Further, as a method different from the above-described light irradiation method, for example, a method of performing surface exposure with a raster image using a projector such as a micromirror device or a liquid crystal device is known.

この手法においては、作製される三次元造形物の細密さは、プロジェクタの解像度に依存する。   In this method, the fineness of the three-dimensional structure to be produced depends on the resolution of the projector.

このため、プロジェクタの解像度が低い場合に、細密な造形物を得ようとすると、造形するモデルサイズを小さくしなければならないという問題点があった。   For this reason, when the resolution of the projector is low, there is a problem that the size of the model to be modeled must be reduced when trying to obtain a fine modeled object.

さらに、プロジェクタを利用した造形の場合には、コントラスト比が低いため、光硬化樹脂の硬化時間を短縮しようとして露光パワーを高くすると、本来硬化する領域でない背景部分までが硬化するようになり、硬化時間の短縮には限界があるという問題点もあった。   Furthermore, in the case of modeling using a projector, since the contrast ratio is low, if the exposure power is increased in order to shorten the curing time of the photo-curing resin, even the background portion that is not the original curing region will be cured and cured. There was also a problem that there was a limit to shortening the time.


なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。

The prior art that the applicant of the present application knows at the time of filing a patent is as described above and is not an invention related to a known literature, so there is no prior art information to be described.

本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、造形時間を短縮することができるようにした三次元造形装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above-described various problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus capable of reducing modeling time. It is something to try.

また、本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高解像度の造形が可能な三次元造形装置を提供しようとするものである。   In addition, the present invention has been made in view of the above-described various problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus capable of high-resolution modeling. To do.

上記目的を達成するために、本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いて走査したレーザー光を光硬化樹脂に照射するようにしたものである。   In order to achieve the above object, the present invention irradiates a photo-curing resin with laser light scanned using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.

即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置において、レーザー光を出射するレーザー光源と、上記レーザー光源から出射されたレーザー光を反射して、第1の方向に走査するMEMSミラーと、上記MEMSミラーにより反射されたレーザー光を反射して、上記第1の方向と直交する第2の方向に走査するガルバノミラーと、上記ガルバノミラーにより反射されたレーザー光を受光するよう配置され、かつ、内部に光硬化樹脂を貯留可能な貯留槽と、上記貯留槽内に配置され、レーザー光の照射により硬化する光硬化樹脂を保持する三次元造形物保持板と、上記三次元造形物保持板を上下方向に動作させる駆動手段とを有するようにしたものである。   That is, the invention according to claim 1 of the present invention is a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional structure using a photocurable resin that is cured by light irradiation. A MEMS mirror that reflects laser light emitted from a laser light source and scans in a first direction, and a second direction that reflects laser light reflected by the MEMS mirror and is orthogonal to the first direction. A galvanometer mirror for scanning, a storage tank disposed to receive the laser light reflected by the galvanometer mirror, and capable of storing a photo-curing resin therein, and disposed in the storage tank, for irradiation with laser light The three-dimensional structure holding plate that holds the photo-curing resin that is cured by the above-described method and driving means that moves the three-dimensional structure holding plate in the vertical direction.

また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置において、レーザー光を出射するレーザー光源と、上記レーザー光源から出射されたレーザー光を反射して、第1の方向に走査するMEMSミラーと、上記MEMSミラーを上記第1の方向と直交する第2の方向に走査する移動手段と、上記MEMSミラーにより反射されたレーザー光を受光するよう配置され、かつ、内部に光硬化樹脂を貯留可能な貯留槽と、上記貯留槽内に配置され、レーザー光の照射により硬化する光硬化樹脂を保持する三次元造形物保持板と、上記三次元造形物保持板を上下方向に動作させる駆動手段とを有するようにしたものである。   Moreover, invention of Claim 2 among this invention WHEREIN: In the three-dimensional modeling apparatus which produces a three-dimensional structure using the photocurable resin hardened | cured by light irradiation, the laser light source which radiate | emits a laser beam, and the said A MEMS mirror that reflects laser light emitted from a laser light source and scans in a first direction, a moving unit that scans the MEMS mirror in a second direction orthogonal to the first direction, and the MEMS mirror And a tertiary tank that holds the photocurable resin that is disposed in the storage tank and is cured by irradiation with laser light. An original shaped article holding plate and drive means for moving the three-dimensional shaped article holding plate in the vertical direction are provided.

また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、本発明のうち請求項1または2のいずれか1項に記載の発明において、上記貯留槽の底面を上記レーザー光源よりの光を透過する素材により構成したものである。   Moreover, invention of Claim 3 among this invention WHEREIN: In invention of any one of Claim 1 or 2 among this invention, the light from the said laser light source permeate | transmits the bottom face of the said storage tank. It is composed of materials.

本発明は、以上説明したように構成されているので、造形時間を短縮することができるようになるという優れた効果を奏する。   Since this invention is comprised as demonstrated above, there exists the outstanding effect that modeling time can be shortened now.

また、本発明は、以上説明したように構成されているので、高解像度の造形を行うことができるようになるという優れた効果を奏する。   In addition, since the present invention is configured as described above, there is an excellent effect that high-resolution modeling can be performed.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置を詳細に説明するものとする。   Hereinafter, a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.


ここで、図1には、本発明の三次元造形装置の実施の形態の一例の概略構成斜視説明図が示されている。

Here, FIG. 1 shows a schematic configuration perspective view of an example of an embodiment of the three-dimensional modeling apparatus of the present invention.

また、図2には、図1に示す三次元造形装置の実施の形態の一例の概略構成断面説明図が示されている。   FIG. 2 shows a schematic cross-sectional explanatory diagram of an example of the embodiment of the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG.

なお、図2においては、駆動部18b(後述する。)、制御手段22(後述する。)および制御手段24(後述する。)の図示を省略した。   In FIG. 2, the drive unit 18 b (described later), the control unit 22 (described later), and the control unit 24 (described later) are not shown.

この本発明による三次元造形装置10は、光学システム12および造形ユニット32とを備えて構成されている。   The three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present invention includes an optical system 12 and a modeling unit 32.

なお、本実施の形態の三次元造形装置10は、光学システム12を上記造形ユニット32の上方側に配置している。即ち、この三次元造形装置10は、造形ユニット32の上方側より光を照射する構成の自由液面方式を採用している。   In the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the present embodiment, the optical system 12 is arranged above the modeling unit 32. In other words, the three-dimensional modeling apparatus 10 employs a free liquid surface method in which light is irradiated from above the modeling unit 32.


上記した光学システム12は、光硬化樹脂に照射されるレーザー光を出射するレーザー光源14を備えている。

The above-described optical system 12 includes a laser light source 14 that emits laser light that is applied to the photocurable resin.

そして、このレーザー光源14の後段には、レーザー光源14から出射されたレーザー光を反射し、光硬化樹脂に対するレーザー光の照射位置を示す位置情報(以下、「照射位置情報」と称する。)に基づいて当該レーザー光を走査するMEMSミラー16が配置されている。   In the subsequent stage of the laser light source 14, the laser light emitted from the laser light source 14 is reflected, and position information (hereinafter referred to as "irradiation position information") indicating the irradiation position of the laser light with respect to the photocurable resin. Based on this, a MEMS mirror 16 that scans the laser beam is arranged.

さらに、MEMSミラー16の後段には、MEMSミラー16が走査したレーザー光を反射するものであって、照射位置情報に基づいて当該レーザー光を走査しながら、図1におけるZ軸方向に沿う下方側へ反射するガルバノミラー18が配置されている。   Further, the rear side of the MEMS mirror 16 reflects the laser beam scanned by the MEMS mirror 16, and the lower side along the Z-axis direction in FIG. 1 while scanning the laser beam based on the irradiation position information. A galvanometer mirror 18 that reflects the light is disposed.

さらにまた、ガルバノミラー18の後段には、ガルバノミラー18により反射されたレーザー光を透過し、当該レーザー光を平行光として造形ユニット32へ照射するコリメートレンズ20が配置されている。   Furthermore, a collimating lens 20 that transmits the laser light reflected by the galvanometer mirror 18 and irradiates the modeling unit 32 with the laser light as parallel light is disposed behind the galvanometer mirror 18.


次に、光学ユニット12を構成する上記した各構成部材について、さらに詳細に説明する。

Next, the above-described components constituting the optical unit 12 will be described in more detail.

MEMSミラー16は、レーザー光源14から出射された光を、XY平面に対して水平方向に走査するように反射するものである。   The MEMS mirror 16 reflects the light emitted from the laser light source 14 so as to scan in the horizontal direction with respect to the XY plane.

ここで、MEMSミラー16でレーザー光を走査する際には、照射位置情報に基づいてレーザー光を走査することになるが、MEMSミラー16には、こうした照射位置情報をMEMSミラー16に出力する制御手段22が接続されている。   Here, when scanning the laser beam with the MEMS mirror 16, the laser beam is scanned based on the irradiation position information. The MEMS mirror 16 is controlled to output such irradiation position information to the MEMS mirror 16. Means 22 are connected.

この制御手段22からは、MEMSミラー16に対し、照射位置情報として、造形物の形状のうちX座標の位置情報が1層分ずつ与えられる。   From this control means 22, the position information of the X coordinate among the shapes of the modeled object is given to the MEMS mirror 16 as irradiation position information for each layer.

即ち、制御手段22よりMEMSミラー16へ出力される照射位置情報は、作製する造形物の形状を水平方向たるXY平面に沿って分割した複数の層のX成分を与えるものである。   That is, the irradiation position information output from the control means 22 to the MEMS mirror 16 gives the X component of a plurality of layers obtained by dividing the shape of the formed object along the XY plane which is the horizontal direction.

つまり、制御手段22からMEMSミラー16へ、複数の層に分けたデータのうちX成分のみが、第1層目から順に一定時間ごとに1層分ずつ転送されるものである。   That is, only the X component of the data divided into a plurality of layers is transferred from the control unit 22 to the MEMS mirror 16 by one layer at regular intervals in order from the first layer.

なお、本実施の形態においては、作製する造形物の形状をXY平面方向に沿って30μm毎に複数の層に分割したデータ、即ち、各層の厚さ(Z軸方向の長さ)が30μmであるデータを第1層目から一定時間ごとに1層分ずつ順に、制御手段22からMEMSミラー16へ出力し、レーザー光を走査させるものとする。   In the present embodiment, data obtained by dividing the shape of a model to be manufactured into a plurality of layers every 30 μm along the XY plane direction, that is, the thickness of each layer (the length in the Z-axis direction) is 30 μm. It is assumed that certain data is sequentially output from the control unit 22 to the MEMS mirror 16 for each layer from the first layer at regular time intervals, and laser light is scanned.

なお、本実施の形態において用いられるMEMSミラー16としては、従来より公知のMEMSミラーを用いることができるため、その構成ならびに作用についての詳細な説明は省略するものとする。   As the MEMS mirror 16 used in the present embodiment, a conventionally known MEMS mirror can be used, and thus detailed description of the configuration and operation thereof will be omitted.


次に、ガルバノミラー18について説明すると、ガルバノミラー18は、ミラー部18aと駆動部18bとを有して構成されている。

Next, the galvano mirror 18 will be described. The galvano mirror 18 includes a mirror unit 18a and a drive unit 18b.

ここで、ミラー部18aはMEMSミラー16から出射されたレーザー光を反射し、駆動部18bはガルバノミラー18の回転を制御する。   Here, the mirror unit 18 a reflects the laser light emitted from the MEMS mirror 16, and the drive unit 18 b controls the rotation of the galvano mirror 18.

なお、本実施の形態においては、ガルバノミラー18は図1に示したA矢印方向に回転し、MEMSミラー16から出射されたレーザー光を、図1におけるZ軸方向に沿う下方側へ反射しながら走査可能であるようになされている。   In the present embodiment, the galvanometer mirror 18 rotates in the direction of arrow A shown in FIG. 1, and reflects the laser beam emitted from the MEMS mirror 16 downward along the Z-axis direction in FIG. It is designed to be scannable.

ここで、ガルバノミラー18でレーザー光を走査する際には、照射位置情報に基づいてレーザー光を走査することになるが、ガルバノミラー18には、こうした照射位置情報を駆動部18bに出力する制御手段24が接続されている。   Here, when the galvano mirror 18 scans the laser beam, the laser beam is scanned based on the irradiation position information. The galvano mirror 18 controls the output of the irradiation position information to the driving unit 18b. Means 24 is connected.

この制御手段24からは、駆動部18bに対し、照射位置情報として、造形物の形状のうちY座標の位置情報が1層分ずつ与えられる。   From this control means 24, the position information of the Y coordinate of the shape of the modeled object is provided for each layer as the irradiation position information to the drive unit 18b.

即ち、制御手段24より駆動部18bへ出力される照射位置情報は、作製する造形物の形状を水平方向たるXY平面に沿って分割した複数の層のY成分を与えるものである。   That is, the irradiation position information output from the control means 24 to the drive unit 18b gives the Y component of a plurality of layers obtained by dividing the shape of the modeled object to be produced along the XY plane which is the horizontal direction.

つまり、制御手段24から駆動部18bへ、複数の層に分けたデータのうちY成分のみが、第1層目から順に一定時間ごとに1層分ずつ転送されるものである。   That is, only the Y component of the data divided into a plurality of layers is transferred from the control unit 24 to the drive unit 18b, one layer at a time in order from the first layer.

なお、本実施の形態においては、作製する造形物の形状をXY平面方向に沿って30μm毎に複数の層に分割したデータ、即ち、各層の厚さ(Z軸方向の長さ)が30μmであるデータを第1層目から一定時間ごとに1層分ずつ順に、制御手段24から駆動部18bへ出力し、レーザー光を走査させるものとする。   In the present embodiment, data obtained by dividing the shape of a model to be manufactured into a plurality of layers every 30 μm along the XY plane direction, that is, the thickness of each layer (the length in the Z-axis direction) is 30 μm. It is assumed that certain data is sequentially output from the first layer to the driving unit 18b from the first layer to the driving unit 18b in order of one layer at regular intervals.

なお、本実施の形態において用いられるガルバノミラー18としては、従来より公知のガルバノミラーを用いることができるため、その構成ならびに作用についての詳細な説明は省略するものとする。   As the galvanometer mirror 18 used in the present embodiment, a conventionally known galvanometer mirror can be used, and therefore detailed description of its configuration and operation will be omitted.


上記において説明したように、MEMSミラー16はXY平面におけるX軸方向に沿ってレーザー光を走査し、一方、ガルバノミラー18はXY平面におけるX軸方向と直交するY軸方向に沿ってレーザー光を走査する。

As described above, the MEMS mirror 16 scans the laser beam along the X-axis direction on the XY plane, while the galvano mirror 18 scans the laser beam along the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction on the XY plane. Scan.


一方、造形ユニット32は、内部に液体状態の光硬化樹脂を貯留する貯留槽34を備えている。

On the other hand, the modeling unit 32 includes a storage tank 34 that stores a photocurable resin in a liquid state.

また、貯留槽34内には、硬化する光硬化樹脂の土台となるとともに硬化した三次元造形物を保持する三次元造形物保持板36が配置されている。   Further, in the storage tank 34, a three-dimensional structure holding plate 36 is disposed which serves as a base for the cured photocurable resin and holds the cured three-dimensional structure.

この三次元造形物保持板36は、三次元造形物保持板36を下方側へ降下させるための駆動手段38に接続されている。   The three-dimensional structure holding plate 36 is connected to driving means 38 for lowering the three-dimensional structure holding plate 36 downward.

こうした造形ユニット32は、造形ユニット32の上方側に配置された光学システム12から出射されたレーザー光が、貯留槽34内部に貯留された光硬化樹脂に照射されるよな位置関係で配置される。   Such a modeling unit 32 is arranged in such a positional relationship that the laser light emitted from the optical system 12 arranged on the upper side of the modeling unit 32 is irradiated to the photocurable resin stored in the storage tank 34. .

なお、駆動手段38としては、各種のモーター、例えば、ステッピングモーターなどを用いることができる。   As the driving means 38, various motors such as a stepping motor can be used.


以上の構成において、上記した三次元造形装置10を用いて三次元造形物を作製する際の動作について説明することとする。

In the above configuration, the operation when producing a three-dimensional structure using the above-described three-dimensional structure forming apparatus 10 will be described.

はじめに、三次元造形装置10を用いて三次元造形物を作製するにあたっては、まず、貯留槽34内部に液体状の光硬化樹脂を貯留しておく。   First, when producing a three-dimensional structure using the three-dimensional structure forming apparatus 10, first, a liquid photocurable resin is stored in the storage tank 34.

なお、貯留槽34に貯留する光硬化樹脂の量は、作製する三次元造形物の大きさに応じて適宜に設定すればよい。   In addition, what is necessary is just to set suitably the quantity of the photocurable resin stored in the storage tank 34 according to the magnitude | size of the three-dimensional structure to produce.

また、三次元造形物の作製途中で光硬化樹脂が不足した場合には、光硬化樹脂を貯留槽34内部に追加的に流し込めばよいものである。   Further, when the photo-curing resin is insufficient during the production of the three-dimensional structure, the photo-curing resin may be additionally poured into the storage tank 34.


次に、三次元造形物保持板36の上面部36aと貯留槽34内部の光硬化樹脂の液面との距離L1(図2を参照する。)が30μmになる位置に、三次元造形物保持板36の高さを調節する。

Next, the three-dimensional structure is held at a position where the distance L1 (see FIG. 2) between the upper surface portion 36a of the three-dimensional structure holding plate 36 and the liquid level of the photocurable resin inside the storage tank 34 is 30 μm. Adjust the height of the plate 36.

そして、レーザー光源14よりレーザー光を出射させ、貯留槽34内部の光硬化樹脂を硬化させる。   Then, laser light is emitted from the laser light source 14, and the photocurable resin inside the storage tank 34 is cured.

その際に、MEMSミラー16が制御手段22から供給された照射位置情報によりレーザー光を走査するとともに、ガルバノミラー18が制御手段24から供給された照射位置情報によりレーザー光を走査することにより、三次元造形物保持板36の表面36a上において光硬化樹脂が硬化する。これにより、三次元造形物の第1層目が形成される。   At that time, the MEMS mirror 16 scans the laser beam with the irradiation position information supplied from the control means 22, and the galvano mirror 18 scans the laser light with the irradiation position information supplied from the control means 24. The photo-curing resin is cured on the surface 36 a of the original shaped article holding plate 36. Thereby, the first layer of the three-dimensional structure is formed.

上記と同様に、第2層目以降も同様に1層ずつ硬化していくことにより、三次元造形物の第2層目以降の各層が形成され、全層終了時には、最終的に三次元造形物保持板36上に目的の三次元造形物が作製されることになる。   Similarly to the above, each layer after the second layer of the three-dimensional structure is formed by hardening one layer after the second layer in the same manner, and finally the three-dimensional structure is formed at the end of all layers. The target three-dimensional structure is produced on the object holding plate 36.


次に、図3を参照しながら、本発明による三次元造形装置の第2の実施の形態について説明する。

Next, a second embodiment of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

この第2の実施の形態による三次元造形装置100は、本発明の第1の実施の形態による三次元造形装置10と比較すると、光学システム12に代えて光学システム102を備えている点でのみ異なる。   The three-dimensional modeling apparatus 100 according to the second embodiment is different from the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention only in that an optical system 102 is provided instead of the optical system 12. Different.

ここで、光学システム102は、ガルバノミラー18を用いずに、投光ユニット104と投光ユニット104をX軸方向(図3を参照する。)に沿って平行移動させることを可能にする1対のレール106とを有して構成されている。   Here, the optical system 102 makes it possible to translate the light projecting unit 104 and the light projecting unit 104 along the X-axis direction (see FIG. 3) without using the galvanometer mirror 18. The rail 106 is configured.

この投光ユニット104は、レーザー光源14とMEMSミラー16とを軸104a上に同軸上に支持しているものである。   The light projecting unit 104 supports the laser light source 14 and the MEMS mirror 16 coaxially on the shaft 104a.

さらに、軸104aの両端部はX軸方向に往復移動可能にそれぞれがレール106に嵌合されており、投光ユニット104はB矢印方向(図3を参照する。)に沿って往復移動可能とされている。   Further, both end portions of the shaft 104a are fitted to the rails 106 so as to be able to reciprocate in the X-axis direction, and the light projecting unit 104 can be reciprocated along the direction of arrow B (see FIG. 3). Has been.

なお、こうした投光ユニット104は、通常は、所定の位置で待機しているものである。本実施の形態においては、投光ユニット104の所定の位置としては、例えば、レール106の端部106a付近であるものとする。   Such a light projecting unit 104 is normally in a standby state at a predetermined position. In the present embodiment, it is assumed that the predetermined position of the light projecting unit 104 is, for example, near the end 106a of the rail 106.

また、投光ユニット104の軸104aは、作製される三次元造形物の形状のX座標を示す照射位置情報に基づき軸104aの動作を制御するための制御手段(図示せず。)に接続されている。   Further, the shaft 104a of the light projecting unit 104 is connected to a control means (not shown) for controlling the operation of the shaft 104a based on irradiation position information indicating the X coordinate of the shape of the three-dimensional structure to be produced. ing.

そして、レーザー光源14のレーザー出射口とMEMSミラー16の反射面とは、軸104a上においてそれぞれが対向するように配置されている。   The laser emission port of the laser light source 14 and the reflection surface of the MEMS mirror 16 are disposed so as to face each other on the shaft 104a.


以上の構成において、三次元造形装置100を用いて三次元造形物を作製する際の動作について説明する。

The operation | movement at the time of producing a three-dimensional molded item using the three-dimensional modeling apparatus 100 in the above structure is demonstrated.

この三次元造形装置100の動作は、ガルバノミラー18が制御手段24から供給された照射位置情報によりレーザー光を走査する代わり、投光ユニット104の軸104aが照射位置情報によりX軸方向に移動してレーザー光を走査する点においてのみ、上記した三次元造形装置10と異なる。   In the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100, instead of the galvano mirror 18 scanning the laser beam based on the irradiation position information supplied from the control means 24, the shaft 104a of the light projecting unit 104 moves in the X-axis direction based on the irradiation position information. Therefore, it differs from the above-described three-dimensional modeling apparatus 10 only in that the laser beam is scanned.

即ち、MEMSミラー16が制御手段22から供給された照射位置情報によりレーザー光を走査するとともに、軸104aが照射位置情報によりX軸方向に移動してレーザー光を走査することにより、光硬化樹脂を各層毎に硬化し、これにより目的の三次元造形物が作製するものである。   That is, the MEMS mirror 16 scans the laser beam based on the irradiation position information supplied from the control unit 22, and the shaft 104a moves in the X-axis direction according to the irradiation position information to scan the laser beam, thereby allowing the photocurable resin to be changed. It hardens | cures for every layer, and, thereby, the target three-dimensional structure is produced.


以上において説明したように、三次元造形装置10、100は、光学系をMEMSミラー16を用いて構成したため、応答速度が速く造形時間を短縮することができ、また、全体が比較的単純な構成となり、従来の三次元造形装置と比較して装置全体を小型化することができる。

As described above, since the three-dimensional modeling apparatuses 10 and 100 are configured by using the MEMS mirror 16 as an optical system, the response speed is fast and the modeling time can be shortened, and the overall configuration is relatively simple. Thus, the entire apparatus can be downsized as compared with the conventional three-dimensional modeling apparatus.

また、三次元造形装置10、100は、従来の三次元造形装置と比べて可動部分が少ないため振動の発生が減少し、高精細な走査を実現することができるようになる。   In addition, since the three-dimensional modeling apparatuses 10 and 100 have fewer movable parts than the conventional three-dimensional modeling apparatus, the generation of vibrations is reduced and high-definition scanning can be realized.

さらに、三次元造形装置10、100においては、レーザー光をMEMSミラー16を用いて走査しているため、例えば、現行のMEMSミラー16を用いたとしても、1024×768ピクセルであるXGAサイズの16倍の4096×3072ピクセルの画素数まで高解像度化が可能である。   Further, in the 3D modeling apparatuses 10 and 100, since the laser light is scanned using the MEMS mirror 16, for example, even if the current MEMS mirror 16 is used, the XGA size 16 which is 1024 × 768 pixels is used. The resolution can be increased to double the number of pixels of 4096 × 3072 pixels.

この画素数は、従来のDMD素子を用いたプロジェクタを利用した三次元造形装置よりも高解像度である。   This number of pixels is higher than that of a three-dimensional modeling apparatus using a projector using a conventional DMD element.

さらにまた、三次元造形装置10、100は、照射光としてレーザー光を使用しているため、硬化エネルギーを高くすることが可能であるため、コントラスト比を高く設定することができる。   Furthermore, since the three-dimensional modeling apparatuses 10 and 100 use laser light as irradiation light, it is possible to increase the curing energy, and therefore, the contrast ratio can be set high.

従って、三次元造形装置10、100においては、従来の三次元造形装置で見られた背景の硬化による造形不良の発生を回避することが可能である。   Therefore, in the three-dimensional modeling apparatuses 10 and 100, it is possible to avoid the generation of modeling defects due to the hardening of the background seen in the conventional three-dimensional modeling apparatus.


なお、上記した実施の形態においては、三次元造形装置10、100は、自由液面方式の構成を有するものとして説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、他の構成として、例えば、規制液面方式の構成を有する三次元造形装置を用いてもよいものである。

In the above-described embodiment, the three-dimensional modeling apparatuses 10 and 100 have been described as having a free liquid surface type configuration. However, the present invention is not limited to this, and other configurations are also possible. For example, a three-dimensional modeling apparatus having a regulated liquid level configuration may be used.

こうした規制液面方式を有する三次元造形装置について、図4を参照しながら以下に詳細に説明する。   A three-dimensional modeling apparatus having such a regulated liquid surface method will be described in detail below with reference to FIG.

図4には、三次元造形装置200の概念構成説明図が示されており、この三次元造形装置200は、第1の実施の形態による三次元造形装置10と比較して、以下の2点でのみ異なるものである。   FIG. 4 shows a conceptual configuration explanatory diagram of the three-dimensional modeling apparatus 200. This three-dimensional modeling apparatus 200 has the following two points as compared with the three-dimensional modeling apparatus 10 according to the first embodiment. It is different only in.

まず、第1点目は、光学システム12が造型ユニット32の下方側に配置されており、光硬化樹脂の下方側から光を照射するようになされている点である。   First, the first point is that the optical system 12 is disposed on the lower side of the molding unit 32, and light is irradiated from the lower side of the photo-curing resin.

第2点目は、造型ユニット32の貯留槽34の底面34aが、光学システム12から出射されたレーザー光を透過する素材により構成されている点である。   The second point is that the bottom surface 34 a of the storage tank 34 of the molding unit 32 is made of a material that transmits laser light emitted from the optical system 12.

なお、ガルバノミラー18は、MEMSミラー16から出射されたレーザー光を上方側に反射するようになされている。   The galvanometer mirror 18 reflects the laser beam emitted from the MEMS mirror 16 upward.

従って、この三次元造形装置200においては、三次元造形物保持板36の下面部36bに三次元造形物の各層が積層されていく。   Therefore, in this three-dimensional modeling apparatus 200, each layer of the three-dimensional structure is laminated on the lower surface portion 36b of the three-dimensional structure holding plate 36.

こうした規制液面方式を用いた三次元造形装置に対しても、本発明を適用することができる。   The present invention can also be applied to a three-dimensional modeling apparatus using such a regulated liquid surface method.

本発明は、種々の形状の三次元造形物を作製することが可能であり、サンプル試作などの際に利用することができるものである。   The present invention can produce three-dimensional shaped objects having various shapes, and can be used for sample trial production.

図1は、本発明による三次元造形装置の第1の実施の形態の概略構成斜視説明図である。FIG. 1 is a schematic configuration perspective view of a first embodiment of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention. 図2は、本発明による三次元造形装置の第1の実施の形態の概略構成断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory schematic cross-sectional view of the first embodiment of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention. 図3は、本発明による三次元造形装置の第2の実施の形態の概略構成斜視説明図である。FIG. 3 is a schematic configuration perspective view of the second embodiment of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention. 図4は、本発明による三次元造形装置の変形例を示した概略構成断面説明図である。FIG. 4 is an explanatory schematic cross-sectional view showing a modification of the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、100、200 三次元造形装置
12、102、202 光学ユニット
14、14’、204 レーザー光源
16、16’、206 MEMSミラー
18、208 ガルバノミラー
18a ミラー部
18b 駆動部
20、210 コリメートレンズ
22、212 制御手段
24、214 制御手段
32、220 造形ユニット
34、222 貯留槽
36、224 三次元造形物保持板
38、226 駆動手段
104、104’ 軸
106、106’ レール
108 制御手段
10, 100, 200 Three-dimensional modeling apparatus 12, 102, 202 Optical unit 14, 14 ', 204 Laser light source 16, 16', 206 MEMS mirror
18, 208 Galvano mirror 18a Mirror unit 18b Drive unit 20, 210 Collimating lens 22, 212 Control unit 24, 214 Control unit 32, 220 Modeling unit 34, 222 Reservoir 36, 224 Three-dimensional model holding plate 38, 226 Drive unit 104, 104 'shaft 106, 106' rail 108 control means

Claims (3)

光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置において、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射されたレーザー光を反射して、第1の方向に走査するMEMSミラーと、
前記MEMSミラーにより反射されたレーザー光を反射して、前記第1の方向と直交する第2の方向に走査するガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーにより反射されたレーザー光を受光するよう配置され、かつ、内部に光硬化樹脂を貯留可能な貯留槽と、
前記貯留槽内に配置され、レーザー光の照射により硬化する光硬化樹脂を保持する三次元造形物保持板と、
前記三次元造形物保持板を上下方向に動作させる駆動手段と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
In a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional model using a photo-curing resin that is cured by light irradiation,
A laser light source that emits laser light;
A MEMS mirror that reflects the laser light emitted from the laser light source and scans in a first direction;
A galvanometer mirror that reflects the laser light reflected by the MEMS mirror and scans in a second direction orthogonal to the first direction;
A storage tank that is arranged to receive the laser light reflected by the galvanometer mirror, and that can store a photocurable resin therein;
A three-dimensional structure holding plate that is placed in the storage tank and holds a photocurable resin that is cured by irradiation with laser light;
A three-dimensional modeling apparatus comprising: a driving unit that moves the three-dimensional modeled object holding plate in the vertical direction.
光の照射により硬化する光硬化樹脂を用いて三次元造形物を作製する三次元造形装置において、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射されたレーザー光を反射して、第1の方向に走査するMEMSミラーと、
前記MEMSミラーを前記第1の方向と直交する第2の方向に走査する移動手段と、
前記MEMSミラーにより反射されたレーザー光を受光するよう配置され、かつ、内部に光硬化樹脂を貯留可能な貯留槽と、
前記貯留槽内に配置され、レーザー光の照射により硬化する光硬化樹脂を保持する三次元造形物保持板と、
前記三次元造形物保持板を上下方向に動作させる駆動手段と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
In a three-dimensional modeling apparatus that produces a three-dimensional model using a photo-curing resin that is cured by light irradiation,
A laser light source that emits laser light;
A MEMS mirror that reflects laser light emitted from the laser light source and scans in a first direction;
Moving means for scanning the MEMS mirror in a second direction orthogonal to the first direction;
A storage tank that is arranged to receive the laser light reflected by the MEMS mirror, and that can store a photocurable resin inside;
A three-dimensional structure holding plate that is placed in the storage tank and holds a photocurable resin that is cured by irradiation with laser light;
A three-dimensional modeling apparatus comprising: a driving unit that moves the three-dimensional modeled object holding plate in the vertical direction.
請求項1または2のいずれか1項に記載の三次元造形装置において、
前記貯留槽の底面は、前記レーザー光源よりの光を透過する素材より構成される
ことを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 and 2,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein a bottom surface of the storage tank is made of a material that transmits light from the laser light source.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103029301A (en) * 2012-12-31 2013-04-10 刘彦君 Photocuring rapid prototyping device and method
KR101504419B1 (en) * 2013-05-30 2015-03-19 서울과학기술대학교 산학협력단 Three dimensional printer and three dimensional printing method
KR101518406B1 (en) * 2014-04-17 2015-05-11 엔젯 주식회사 Three dimension printing appratus using mask for possible adjusting light transmission regions
WO2016060315A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 한국생산기술연구원 Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
KR101647799B1 (en) * 2015-04-29 2016-08-11 주식회사 메이커스에스아이 Cartridge for digital light processing type 3d printer
KR101647800B1 (en) * 2015-04-29 2016-08-11 주식회사 메이커스에스아이 3d printer integrating pc
KR101676738B1 (en) * 2015-09-16 2016-11-16 주식회사 카본티씨지 Apparatus for controlling width and power of beam using in three dimensional printer
WO2017126947A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 박성진 Three-dimensional printer
CN108454100A (en) * 2018-04-09 2018-08-28 常州轻工职业技术学院 The Stereolithography equipment of molding effect is improved based on total reflection principle
CN110722795A (en) * 2019-11-21 2020-01-24 吉林大学 A multi-faceted LCD light source 3D printing device with one molding

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103029301A (en) * 2012-12-31 2013-04-10 刘彦君 Photocuring rapid prototyping device and method
KR101504419B1 (en) * 2013-05-30 2015-03-19 서울과학기술대학교 산학협력단 Three dimensional printer and three dimensional printing method
KR101518406B1 (en) * 2014-04-17 2015-05-11 엔젯 주식회사 Three dimension printing appratus using mask for possible adjusting light transmission regions
EP3217208A4 (en) * 2014-10-16 2018-06-06 Korea Institute of Industrial Technology Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
WO2016060315A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 한국생산기술연구원 Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
US10690908B2 (en) 2014-10-16 2020-06-23 Korea Institute Of Industrial Technology Head device of three-dimensional modeling equipment having unidirectionally rotating polygon mirrors, scanning method for modeling plane using same, and three-dimensional modeling device using same
KR101647799B1 (en) * 2015-04-29 2016-08-11 주식회사 메이커스에스아이 Cartridge for digital light processing type 3d printer
KR101647800B1 (en) * 2015-04-29 2016-08-11 주식회사 메이커스에스아이 3d printer integrating pc
KR101676738B1 (en) * 2015-09-16 2016-11-16 주식회사 카본티씨지 Apparatus for controlling width and power of beam using in three dimensional printer
WO2017126947A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 박성진 Three-dimensional printer
CN108454100A (en) * 2018-04-09 2018-08-28 常州轻工职业技术学院 The Stereolithography equipment of molding effect is improved based on total reflection principle
CN108454100B (en) * 2018-04-09 2024-04-02 常州工业职业技术学院 Light curing forming equipment for improving forming effect based on total reflection principle
CN110722795A (en) * 2019-11-21 2020-01-24 吉林大学 A multi-faceted LCD light source 3D printing device with one molding

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