(57)【要約】【課題】  従来の光造形装置における造形不良を検知する技術では、装置が高価であったり、取り付けが困難であったり、樹脂の揺れに弱いという問題点があり、安価で、操作や取り付けが容易で、樹脂表面の揺れに影響を受けない優れた造形不良検知機構を備え、装置のランニングコストの低減及び光造形工程の効率化を図る光造形装置を提供する。【解決手段】  ディッパ、スクレーパ又はリコータへの未積層樹脂硬化物の付着を感知する付着物感知手段９を備え、付着物感知手段９でディッパ、スクレーパ又はリコータに付着した未積層樹脂硬化物を検出した場合には、制御部１が造形動作を停止する光造形装置である。【選択図】        図１
2008254241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内の光硬化性樹脂中に配置された昇降テーブルの上部にレーザ光を照射して、当該照射部分の光硬化性樹脂を硬化させつつ積層する造形動作を行って、所定形状の造形モデルを成形する光造形装置において、
造形不良による未積層樹脂硬化物が生じた際に、前記未積層樹脂硬化物がディッパ、スクレーパ又はリコータに付着したことを感知する付着物感知手段と、
当該感知により前記造形動作を停止する制御部とを有することを特徴とする光造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性樹脂にレーザ光を照射して、立体造形品を成形する光造形装置に係り、特に安価で樹脂液面の揺れに強く、造形不良を迅速に検知して、ランニングコストの低減及び光造形工程の効率の向上を図ることができる光造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
光造形装置は、三次元ＣＡＤデータから形状モデルを成形する際に用いられるものであり短期間で形状モデルを作製可能な技術である。
光造形技術は、三次元ＣＡＤの形状データを水平方向に輪切りにして変換された等高線データに従って、光硬化性樹脂に紫外線等のレーザ光を照射して、硬化・積層を繰り返すことで、形状モデルを造形するものである。
光造形装置の先行技術としては、特公平２−３３９０１号公報（特許文献１）がある。
【０００３】
光造形装置では、紫外線等のレーザ光により硬化する光硬化性樹脂の入ったタンク内にステージが設けられており、ステージを積層厚さ分だけ下降させてから樹脂を均一に塗布して造形面を生成し、三次元ＣＡＤデータから生成された等高線データに基づいて、レーザ光を照射して照射部分の樹脂を硬化させることにより、所定の断面形状に対応する１層が形成される。
そして、次の層を形成する際には、再びステージを下降させて上記の動作を繰り返して造形を行う。光造形装置には、ステージの昇降やレーザ光の照射位置等を制御する制御部が設けられている。
形状モデルを精度よく形成するためには、造形面に所定の厚さの光硬化性樹脂を均一に塗布してレーザ光を走査しなければならない。樹脂を均一に塗布するために、光造形装置はディッパ及びスクレーパという機構を備えている。
【０００４】
［リコータの構成：図７］
尚、光造形装置には、光硬化性樹脂を塗布して造形面を形成する機構として、ディッパとスクレーパとが一体となったリコータを備えているものもある。
リコータの構成について図７を用いて説明する。図７は、リコータの構成例を示す模式説明図である。
図７に示すように、リコータ７は、ディッパ部１７′とスクレーパ部（ナイフ）１８′とを備えたものであり、ステージ１５上に形成中の形状モデル１６上を、例えば右から左に移動しながら樹脂１４を塗布し、スクレーパ部１８′で表面をならして造形面を形成し、レーザ照射後、次の層では左から右に移動して造形面を形成する。
リコータ７のディッパ部１７′は、表面張力により樹脂１４を吸い上げて塗布するものである。
【０００５】
造形モデルの積層ピッチは、滑らかな曲線などを表現するため一般的に０．０５〜０．２mmと極めて小さく、良好な造形面を生成するためにはディッパ及びスクレーパ、又はリコータの高さの調整には、厳しい精度が要求される。その調整が、光造形装置での形状モデルの成形の精度を左右する大きな要因となっている。
図７の例では、液面とスクレーパ部（ナイフ）１８′との距離を０．１５mm、液面とディッパ部１７′との距離を０．６mmとしている。
【０００６】
［造形不良発生のメカニズム：図８］
ところで、光造形装置による形状モデル造形の際に造形不良が発生することがある。造形不良発生のメカニズムについて図８を用いて説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、光造形装置における造形不良発生のメカニズムを示す模式断面説明図である。
図８（ａ）に示すように、光硬化樹脂の硬化段階の収縮による変形等により、突起物１０が発生することがある。突起物１０の発生原因としては、この他にも、光硬化性樹脂１４中に造形以前から浮遊していた微小な樹脂硬化物がからまって発生する場合や、レーザ光が正しく照射されずに突起が発生する場合、又は造形中の形状モデルを支持するサポートの機能が不十分で、形状モデルの一部が破損して生じる場合が考えられる。
そして、図８（ａ）に示すように、何らかの原因で発生した突起物１０に、動作中のスクレーパ１８が接触して引っかかってしまうことがある。
そして、無理にスクレーパ１８が移動すると、図８（ｂ）に示すように、突起物１０が、造形中の形状モデル１６の上面に接触して、上面部分１６′を削り取ってしまう。これにより、削り取られた後の形状モデル１６″と樹脂液面との距離は、所定の積層ピッチよりも大きくなる。
【０００７】
この状態でレーザ光を照射した場合、樹脂は表層面のみが硬化して、削り取られた後の形状モデル１６″の深さまで硬化することができないため、図８（ｃ）に示すように、浮遊状態の未積層樹脂硬化物１１が発生する。
【０００８】
一旦未積層樹脂硬化物１１が発生すると、次層以降もずっと未積層状態となるため、造形動作を繰り返す内に、タンク中に浮遊している未積層樹脂硬化物１１は、図８（ｄ）に示すように、スクレーパ１８（又はリコータ７）に付着したり、図７（ｅ）に示すように、ディッパ１７に付着してしまう。そして、従来の光造形装置では、この状態で光造形工程のプログラム終了まで稼働していた。
【０００９】
このように未積層樹脂硬化物１１が大量に発生すると、高価な樹脂が無駄に大量消費されてしまう。また、樹脂のタンクから未積層樹脂硬化物１１を除去するには、膨大な手間と時間を要する。
【００１０】
造形不良を検知する技術としては、特開２００４−９５７４号公報（特許文献２）、特開平１１−２５４５４２号公報（特許文献３）がある。
特許文献２には、光硬化性樹脂の表面の凹凸、つまり突起物を光センサや空間周波数特性測定装置で検知する光硬化造形装置が記載されている。
特許文献３には、装置の運転状態を表す各種のデータを測定するための測定系を備え、樹脂の積層毎の時系列運転監視データとして記録する光造形装置のモニタリングシステムが記載されている。
【００１１】
［先行技術文献］
【特許文献１】特公平２−３３９０１号公報（特許文献１）
【特許文献２】特開２００４−９５７４号公報（特許文献２）
【特許文献３】特開平１１−２５４５４２号公報（特許文献３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の光造形装置における造形不良を検知する技術では、装置が非常に高価であったり、その操作に専門知識や専門技術が必要であったり、更には、取り付け位置を造形毎に樹脂液面に合わせる必要があるため取り付けが困難であったり、ディッパ昇降等で発生する樹脂の揺れに弱いという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、安価で、操作や取り付けが容易で、樹脂表面の揺れに影響を受けない優れた造形不良検知機構を備え、装置のランニングコストの低減及び光造形工程の効率化を図る光造形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、タンク内の光硬化性樹脂中に配置された昇降テーブルの上部にレーザ光を照射して、当該照射部分の光硬化性樹脂を硬化させつつ積層する造形動作を行って、所定形状の造形モデルを成形する光造形装置において、造形不良による未積層樹脂硬化物が生じた際に、未積層樹脂硬化物がディッパ、スクレーパ又はリコータに付着したことを感知する付着物感知手段と、当該感知により造形動作を停止する制御部とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、付着物感知手段が、造形不良によって発生する未積層樹脂硬化物がディッパ、スクレーパ又はリコータに付着したことを感知すると、制御部が、造形動作を停止する光造形装置としているので、簡易な構成で、安価で、取り付けや位置合わせが容易であり、樹脂液面の揺れに影響を受けず、造形不良を迅速に検知して、ランニングコストの低減及び光造形工程の効率の向上を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る光造形装置は、ディッパ、スクレーパ又はリコータへの未積層樹脂硬化物の付着を検知する感知手段を備え、感知手段でディッパ、スクレーパ又はリコータに付着した未積層樹脂硬化物を検出した場合には、造形不良と判断して、警報を出力したり造形動作を停止するものであり、簡易な構成で確実に造形不良を検出して光造形工程の効率を向上させることができるものである。
【００１７】
［本発明の光造形装置の概略構成：図１］
本発明の実施の形態に係る光造形装置の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光造形装置（本装置）の概略構成を示す模式説明図である。
図１に示すように、本装置は、制御部１と、記憶部２と、ＵＶレーザ３と、スキャナミラー４と、ステージ（テーブル）５と、エレベータ装置６と、リコータ７と、タンク８と、本装置の特徴部分である付着物感知手段９とから構成されている。
【００１８】
制御部１は、本装置全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ等で構成され、記憶部２に記憶されている処理プログラムを起動して、各種の処理を行う処理手段を備えている。具体的には、制御部１は、ＵＶレーザ３、スキャナミラー４、エレベータ装置６、リコータ７、付着物感知手段９を制御するものである。
特に、本装置の制御部１は、付着物感知手段９からの信号を入力して、付着物ありを検出すると、警報を出力したり、光造形動作を停止する制御を行う。警報を出力する警報出力部については図示を省略している。制御部１の構成及び動作については後で説明する。
【００１９】
記憶部２は、制御部１における処理プログラムや、入力された等高線データ等の光造形を行うために必要な各種データを記憶している。更に、本装置の特徴として、付着物を感知するために必要なデータを記憶している。これらのデータについては後で説明する。
ＵＶレーザ３は、制御部１からの指示で紫外線レーザ等のレーザ光を出力する。
スキャナミラー４は、等高線データに基づいてレーザ光が所定のパターンを走査するよう、レーザ光のビーム方向を制御する。
ステージ５は、タンク８内に設けられ、造形物（形状モデル）が造形されて搭載される台である。
エレベータ装置６は、制御部１からの指示に基づいてステージ５の昇降を制御する。
【００２０】
リコータ７は、造形物の表面に次の層を形成するために光硬化性樹脂を塗布し、均一な造形面を形成する。尚、リコータ７の代わりに、ディッパ及びスクレーパを備えた構成としても構わない。
タンク８は、光硬化性樹脂を入れる容器である。
付着物感知手段９は、本装置の特徴部分であり、種々の機構が考えられるが、リコータ７又はディッパ、スクレーパに未積層樹脂硬化物が付着しているか否かを示す信号を制御部１に出力するものである。
付着物感知手段９として用いられる機構については、以下の実施の形態において順に説明する。
【００２１】
［光造形の動作：図１］
上記構成の本装置を用いた光造形について図１を用いて簡単に説明する。
まず、パーソナルコンピュータ等のデータ作成装置（図示せず）で所望の形状モデルの三次元ＣＡＤデータを作成し、当該三次元ＣＡＤデータに基づいてＳＴＬ（Stereo Lithography）データを生成する。ＳＴＬデータは、ソリッドモデル（所望の形状モデルの中実モデル）の表面を三角形のパッチで覆い尽くして立体を表現したデータである。
次に、データ作成装置は、所定のピッチでＳＴＬデータを輪切りにして、等高線データ（断面データ）を生成する。そして、等高線データを本装置に入力する。
【００２２】
本装置は、入力された等高線データを記憶部２に記憶して、制御部１が、当該等高線データに基づいて、ＵＶレーザ３、スキャナミラー４、エレベータ装置６、リコータ７を制御して、タンク８内のステージ５上で光硬化性樹脂を所望の形状に硬化させて積層し、形状モデルの造形を行う。
そして、光造形工程が終了すると、タンク８から形状モデルを取り出し、形状モデルと共に形成されるサポートを除去する等の仕上げを行って、形状モデルが完成する。
このようにして、光造形が行われるものである。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る複数の光造形装置について具体的に説明する。
尚、以下に説明する光造形装置の構成は、図１を用いて述べた装置の構成と同じであるが、付着物感知手段９の構成、制御部１の動作、記憶部２に記憶されているデータが一部異なっている。簡単にするために、図１と異なる部分についてのみ図示及び説明をするものとし、図１と同一の部分については図示及び説明を省略する。
また、以下の実施の形態では、光硬化性樹脂を塗布する機構として、ディッパ及びスクレーパを用いたものについてのみ説明するが、リコータであってもよく、同様の効果が得られる。リコータについては図示を省略する。
【００２４】
［第１の実施の形態：図２］
本発明の第１の実施の形態に係る光造形装置について図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光造形装置（第１の装置）の概略構成を示す平面図である。
図２では、第１の光造形装置において、タンク８内には光硬化性樹脂１４が入っており、テーブル１５（図１に示した「ステージ５」に相当する）には造形中の形状モデル１６が搭載され、また、ディッパ１７及びスクレーパ１８は原点位置にある状態を示している。
【００２５】
そして、図２に示すように、第１の装置では、原点位置にあるディッパ１７及びスクレーパ１８と、テーブル１５の上部に相当する空間（以下「テーブル１５の上部」と称する）との間に、レーザセンサ１９をディッパ１７と平行に設置している。リコータ７（図示せず）を用いた場合には、リコータ７とテーブル１５の上部との間に、レーザセンサ１９をリコータ７と平行に設置する。レーザセンサ１９は、図１に示した付着物感知手段９に相当する。
【００２６】
第１の装置は、レーザセンサ１９により、ディッパ１７及びスクレーパ１８とテーブル１５の上部との間、又はリコータ７とテーブル１５の上部との間に未積層樹脂硬化物が存在しているか否かを感知するものである。
【００２７】
レーザセンサ１９は、発光部と受光部（いずれも図示省略）とから成り、図２では、タンク８の縁部分に搭載されている。発光部から出力されたレーザ光を受光部が受光して電気信号を出力する構成となっており、障害物がある場合には、受光部での受光が妨げられ、電気信号は発生しない。
【００２８】
光造形において、造形される形状モデルの造形面積は、テーブル面積よりも小さい。正常な造形が行われている場合には、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７とテーブル１５の上部との間には何も存在しないが、造形不良が発生して図１７（ｄ）又は（ｅ）に示すような状態になった場合には、この領域に未積層樹脂硬化物が存在することになる。
【００２９】
そこで、第１の装置では、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来たタイミングでレーザ検出を行う。未積層樹脂硬化物がなければ、レーザセンサ１９の受信部から受光に伴う正常な信号が出力されるが、未積層樹脂硬化物がある場合には、レーザセンサ１９の受信部から正常な信号が出力されず、異常が検出されるものである。
【００３０】
［第１の装置の機能構成及び動作］
第１の装置には、付着物感知手段９としてのレーザセンサ１９と、制御部１の処理手段として検出手段が設けられている。
そして、レーザセンサ１９は、上述したように、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来るタイミングで、発光部（図示せず）からレーザ光を出力し受光部（図示せず）で当該レーザ光を受光して電気信号を制御部１に出力する。レーザ検出のタイミングは、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７の動きに応じて予め設定されており、制御部１から指示される。
制御部１の検出手段では、レーザセンサ１９からの信号を入力して、例えば、所定のタイミングにおけるレーザセンサ１９からの受信レベルが予め設定された一定値未満であった場合に付着物の存在を検出したとして、検出信号を出力する。
制御部１は、この検出信号に基づいて、警報の出力や造形動作の停止等の制御を行うようになっている。
【００３１】
［別の構成例］
第１の装置の別の構成例として、レーザセンサ１９を、テーブル１５に対して通常の原点位置とは反対側に設けることも可能である。この場合には、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置の反対側に移動したタイミングでレーザ検出を行い、未積層樹脂硬化物を検出するものである。
更に、レーザセンサ１９を、原点位置側と反対側の両方に設けて、両方のタイミングで検出するようにしても構わない。
【００３２】
また、レーザセンサ１９を、原点位置にあるスクレーパ１８又はリコータ７から見てテーブル１５とは反対側となる位置に設けてもよい。この場合には、スクレーパ１８又はリコータ７に付着した未積層樹脂硬化物を検出するものである。この例では、レーザセンサ１９を設置するスペースを確保するために、タンク８をレーザセンサ１９側の幅の分だけ幾分広げた形状としている。
また、上の例とテーブル１５を挟んで対向するタンク８の縁にレーザセンサ１９を設けて、原点位置とは反対側においてスクレーパ１８又はリコータ７に付着物があるかどうかを検出することも可能である。また、両方備える構成でもよい。
【００３３】
［接触センサ］
更に第１の装置の別の構成例として、付着物感知手段９として、レーザセンサの代わりに接触センサを用いることも可能である。
具体的には、原点位置にあるディッパ１７及びスクレーパ１８又はリコータ７と、テーブル１５の上部との間に、接触センサを設ける。
接触センサは、タンク８の縁に設置された２本の支柱の間に、ワイヤ等の感知部材が昇降可能に取り付けられた構成であって、当該感知部材が何かに接触するとその衝撃を感知して電気信号を出力するものである。
【００３４】
そして、接触センサの感知部材は、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が動作している際には、接触しないように、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の高さよりも高い位置に保持されており、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来た場合に保持されている高さから液面近くまで降りて来て、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が逆方向に移動を開始する前に上がっていき、十分な高さで保持されるようになっている。
尚、接触センサを原点位置とは反対側に設けてもよく、原点位置側と反対側の両方に設けても構わない。
【００３５】
［第１の実施の形態の効果］
本発明の第１の実施の形態に係る光造形装置によれば、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７と、テーブル１５の上部に相当する空間との間に、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に平行にレーザセンサ１９を設置し、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来たタイミングでレーザ検出を行って、レーザが遮られた場合に、制御部１の検出手段が未積層樹脂硬化物があることを検出して、制御部１が警報を出力し、造形動作を停止するようにしているので、造形不良が発生した場合には直ちに装置を停止して、樹脂の無駄な消費を無くし、未積層樹脂硬化物がタンク８内に散乱するのを最低限にとどめ、除去の手間を低減し、造形工程の作業効率を向上させることができる効果がある。
【００３６】
また、第１の装置では、タンクの縁部分にレーザセンサ１９を固定して、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７への付着物を検出するので、樹脂の液面での異常を直接検知するのに比べて安価で、位置合わせや取り付けが容易であり、液面の揺れがあっても影響を受けず、造形不良を精度よく検知することができる効果がある。
【００３７】
また、第１の装置では、レーザセンサ１９の代わりに、昇降可能な接触センサを設置し、感知部材を通常は高い位置に保持しておき、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来たタイミングで感知部材を光硬化性樹脂の液面近くまで下ろして、異物に接触した場合に、制御部１の感知手段が未積層樹脂硬化物が付着していることを検出して、制御部１が警報を出力し、造形動作を停止するようにしているので、造形不良が発生した場合には直ちに装置を停止して、造形工程の作業効率を向上させることができると共に、樹脂の液面での異常を直接検知するのに比べて、安価で、位置合わせや取り付けが容易であり、液面の揺れがあっても影響を受けにくく、造形不良を精度よく検知することができる効果がある。
【００３８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光造形装置について図１を用いて説明する。
第２の装置では、付着物感知手段９としての重量測定機構を設け、制御部１内には重量入力手段と、重量比較手段と、異常検出手段とを備えており、更に記憶部２には、正常重量データを記憶している（図示省略）。
【００３９】
重量測定機構は、ディッパ１７及びスクレーパ１８、又はリコータ７の重量を測定し、重量データを制御部１に出力するものである。
例えば、重量測定機構は、ディッパ１７を駆動するディッパ機構部、スクレーパ１８を駆動するスクレーパ機構部、リコータ７を駆動するリコータ機構部（いずれも図示せず）にかかる重量をそれぞれ測定する。
正常動作時にディッパ機構部にかかる重量の最大値は、ディッパ１７の重量とディッパ容量分の樹脂の重量を加算した値であり、スクレーパ機構部、又はリコータ機構部にかかる重量の最大値は、それぞれ、スクレーパ１８、リコータ７の重量である。
【００４０】
第２の装置では、この各機構部にかかる重量の最大値を正常重量データとして、記憶部２に記憶している。正常重量データは、操作部（図示せず）からの入力に基づいて制御部１によって格納される値である。
ここで、ディッパ機構部の正常重量データは、樹脂の種類により異なるため、樹脂の種類が変わる場合には、正常重量データを変更して記憶するようにしている。
【００４１】
制御部１の各処理手段について説明する。
重量入力手段は、操作者の指示に従って、記憶部２に、ディッパ機構部、スクレーパ機構部、又はリコータ機構部の正常重量データを設定する。
重量比較手段は、重量測定機構から入力されるディッパ機構部、スクレーパ機構部、又はリコータ機構部の各重量データと、記憶部２に記憶されている対応する正常重量データとを比較して、結果を異常検出手段に出力する。
異常検出手段は、重量比較手段からの比較結果が、重量測定機構から入力される重量データが正常重量データを上回った場合に付着物の存在を検出したとして、検出信号を出力する。
制御部１は、この検出信号に基づいて、警報の出力や造形動作の停止等の制御を行うようになっている。
尚、重量測定機構での重量測定は、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が作動している状態であっても停止している状態であっても構わない。
【００４２】
第２の装置では、制御部１の重量比較手段が、重量測定機構から入力された重量データを、記憶部２の正常重量データと比較し、異常検出手段が、比較結果に基づいて異常の有無を判定し、異常の場合に検出信号を出力して、制御部１が警報出力及び造形動作を停止するようになっている。
【００４３】
［第２の実施の形態の効果］
本発明の第２の実施の形態に係る光造形装置によれば、ディッパ機構部、スクレーパ機構部、又はリコータ機構部にかかる重量を測定する重量測定機構を備え、記憶部２に、正常動作時に各機構部にかかる最大の重量を正常重量データとして記憶しておき、制御部１が、重量測定機構から入力される各機構部の重量データと、正常重量データとを比較して、各機構部の重量データのほうが重かった場合に、未積層樹脂硬化物があることを検出して、警報を出力し、造形動作を停止するようにしているので、造形不良が発生した場合には直ちに装置を停止して、樹脂の無駄な消費を無くし、未積層樹脂硬化物がタンク８内に散乱するのを最低限にとどめ、除去の手間を低減し、造形工程の作業効率を向上させることができる効果がある。
【００４４】
また、重量測定機構は、各機構部の重量そのものではなく、アームのモータの負荷を測定する構成としてもよく、それに基づいて重量を検知することも可能である。
更に、重量測定機構は、ディッパ１７とスクレーパ１８のいずれか一方の機構部の重量を測定する構成として、構成を簡易にすることも可能である。
また、第２の装置では、樹脂液面とは関係なく付着物を検出するので、安価で、位置合わせや取り付けが容易であり、液面の揺れがあっても影響を受けず、造形不良を精度よく検知することができる効果がある。
【００４５】
［第３の実施の形態：図３］
本発明の第３の実施の形態に係る光造形装置について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光造形装置（第３の装置）の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は断面図である。
図３に示すように、第３の装置は、付着物感知手段９として、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７までの距離を測定するレーザセンサ２１を備えている。レーザセンサ２１は、原点位置にあるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７とテーブル１５を挟んで対向する位置（例えば原点位置と対向するタンク８の縁）に設置されており、（ｂ）に示すように、原点位置側にあるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に向かってレーザ光を出力し、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に当たって反射されたレーザ光線を受信して、対象物までの距離を測定する。
【００４６】
スクレーパ１８、又はリコータ７の場合は原点位置にあるタイミングで測定し、ディッパ１７については、原点位置ではなく樹脂液面から上昇したところを測定するようにタイミングが設定されている。
ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に未積層樹脂硬化物が付着していれば、正常時に比べて測定される距離が短くなるため、付着物があることを検出できるものである。
【００４７】
［第３の装置の機能構成及び動作］
第３の装置は、付着物感知手段９として上述したレーザセンサ２１を備え、制御部１の処理手段として、距離入力手段と、距離比較手段と、異常検出手段とを備えており、更に記憶部２には、正常距離データを記憶している（図示省略）。
【００４８】
レーザセンサ２１は、所定のタイミングでディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７までの距離を測定して、測定された距離データを制御部１に出力する。
【００４９】
制御部１の各処理手段について説明する。
距離入力手段は、操作者の指示に従って、記憶部２に、レーザセンサ２１とディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７との正常距離データを設定する。
距離比較手段は、レーザセンサ２１から入力されるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７までの距離データと、記憶部２に記憶されている対応する正常距離データとを比較して、結果を異常検出手段に出力する。
異常検出手段は、距離比較手段からの比較結果に基づいて、レーザセンサ２１から入力された距離データが正常距離データより一定量以上小さくなった場合に付着物の存在を検出したとして、検出信号を出力する。
制御部１は、検出信号に基づいて、警報の出力や造形動作の停止の制御を行う。
尚、レーザセンサ２１がディッパ１７又はスクレーパ１８のいずれか一方について距離を測定するように構成することも可能である。
【００５０】
第３の装置では、制御部１の距離比較手段が、レーザセンサ２１から入力された距離データを、記憶部２の正常距離データと比較し、異常検出手段が、比較結果に基づいて異常の有無を判定し、異常の場合に検出信号を出力して、制御部１が警報出力及び造形動作を停止するようになっている。
【００５１】
［第３の装置の別の構成例：図４］
図４（ａ）（ｂ）は、第３の装置の別の構成例を示す概略平面図である。
図４（ａ）に示すように、第３の装置の別の構成例では、レーザセンサ２２を、レーザセンサ２１に対向して設けたものである。
そして、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が原点側にある場合にはレーザセンサ２１で距離を測定し、原点とは反対側に移動した場合にはレーザセンサ２１で測定するように、レーザ測定のタイミングを設定しておく。記憶部２の正常距離データは、レーザセンサ２１用とレーザセンサ２２用の両方を記憶しておく。
これにより、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の両面について付着物の有無をチェックすることができ、付着物を感度よく検出できるものである。
【００５２】
また、図４（ｂ）に示すように、レーザセンサ２３をタンク８の外部に設けることも可能である。この場合には、１つのレーザセンサ２３で、原点側にある場合と、反対側にある場合の両方をチェックすることが可能である。この場合にも、原点側と反対側とで異なる正常距離データを記憶しておく。
【００５３】
［第３の実施の形態の効果］
本発明の第３の実施の形態に係る光造形装置によれば、原点位置側にあるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７までの距離を測定するレーザセンサ２１を備え、記憶部２に、正常動作時の各部までの距離を正常距離データとして記憶しておき、制御部１が、レーザセンサ２１から入力される各部までの距離データと、正常距離データとを比較して、測定した各部の距離データのほうが短かった場合に、未積層樹脂硬化物が付着していることを検出して、警報を出力し、造形動作を停止するようにしているので、造形不良が発生した場合には直ちに装置を停止して、樹脂の無駄な消費を無くし、未積層樹脂硬化物がタンク８内に散乱するのを防止して、除去の手間を無くし、造形工程の作業効率を向上させることができる効果がある。
また、第３の装置では、樹脂の液面とは関係なく付着物を検出するので、安価で、位置合わせや取り付けが容易であり、液面の揺れがあっても影響を受けず、造形不良を精度よく検知することができる効果がある。
【００５４】
［第４の実施の形態：図５］
次に、本発明の第４の実施の形態に係る光る造形装置について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第４の実施の形態に係る光造形装置（第４の装置）の概略構成を示す模式説明図である。
図５に示すように、第４の装置は、付着物感知手段９として、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を撮影するカメラ２４を備えており、特定のタイミングで取得したディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を、正常な状態の画像と比較して、未積層樹脂硬化物が付着しているか否かを判断するものである。
【００５５】
［第４の装置の機能構成及び動作］
第４の装置は、付着物感知手段９としてのカメラ２４を備え、制御部１の処理手段として、画像入力手段と、画像比較手段と、異常判定手段とを備えており、更に記憶部２には、正常画像データを記憶している（図示省略）。
【００５６】
カメラ２４は、例えば、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７が原点位置に来た場合に画像を撮影して、制御部１に出力する。カメラ２４で撮影する画像は、装置全体でなくても構わず、原点位置におけるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７のみでも構わない。
尚、カメラ２４が撮影するのは、静止画像であっても動画（映像）であっても構わない。
【００５７】
制御部１の画像入力手段は、正常に動作している場合の原点位置でのディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を記憶部２に正常画像データとして記憶する。
画像比較手段は、カメラ２４から入力される画像データを、記憶部２に記憶されている正常画像データと比較して、結果を異常判定手段に出力する。
異常判定手段は、画像比較手段からの比較結果に基づいて、画像の差が一定量以上であった場合に異常であると判定して、検出信号を出力する。
制御部１は検出信号に基づいて警報の出力や造形動作の停止を制御する。
【００５８】
第４の装置では、制御部１の画像比較手段が、カメラ２４から入力された画像データを、記憶部２の正常画像データと比較し、異常判定手段が、比較結果に基づいて異常の有無を判定し、異常の場合に検出信号を出力して、制御部１が警報出力及び造形動作を停止するようになっている。
尚、カメラ２４を原点位置とは反対側において画像を撮影しても構わず、また、複数個設けてもよい。
【００５９】
［第４の実施の形態の効果］
本発明の第４の実施の形態に係る光造形装置によれば、原点位置にあるディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を撮影するカメラ２４を備え、記憶部２に、正常動作時のディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を正常画像データとして記憶しておき、制御部１が、カメラ２４から入力される画像データと、正常画像データとを比較して、その差が一定量以上であった場合に、未積層樹脂硬化物が付着していることを検出して、警報を出力し、造形動作を停止するようにしているので、造形不良が発生した場合には直ちに装置を停止して、樹脂の無駄な消費を無くし、未積層樹脂硬化物がタンク８内に散乱するのを防止して、除去の手間を無くし、造形工程の作業効率を向上させることができる効果がある。
【００６０】
また、カメラ２４を原点位置とは反対側や、タンクの中央付近等、複数設置して、記憶部２にカメラ毎に対応する正常画像データを記憶しておき、取得画像データと比較するようにしてもよい。これにより、造形不良による未積層樹脂硬化物を早く検出することができるものである。
また、第４の装置は、液面とは関係なく直接ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７の画像を撮影して付着物を検出するので、安価で、位置合わせや取り付けが容易であり、液面の揺れがあっても影響を受けず、造形不良を精度よく検知することができる効果がある。
【００６１】
［複数の光造形装置を一括監視するシステム：図６］
次に、複数の光造形装置を一括監視する光造形システムについて図６を用いて説明する。図６は、複数の光造形装置を一括監視する光造形システムの構成ブロック図である。
図６に示すように、本光造形システムは、複数の光造形装置３１-1〜３１-nと、制御装置３０とから構成されており、複数の光造形装置を１台の制御装置３０で集中的に制御する構成である。
【００６２】
光造形装置３１-1〜３１-nは、未積層樹脂硬化物がディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に付着しているのを検出する付着物感知手段を備えている。付着物感知手段を実現する機構は、上述した第１の装置〜第５の装置に設けられた機構のどれでもよい。
そして、各光造形装置３１には送受信部（図示せず）が設けられており、付着物感知手段が未積層樹脂硬化物が、ディッパ１７、スクレーパ１８、又はリコータ７に付着しているのを検知すると、各装置のＩＤを付して検出信号を制御装置３０に送信する。
【００６３】
制御装置３０は、上述した第１の装置〜第４の装置の制御部１の機能を備えており、複数の光造形装置３１の造形動作の制御を行う。更に、接続された光造形装置３１から異常検出を示す検出信号を受信すると、制御装置３０では受信したＩＤに基づいて、異常が発生した光造形装置３１を特定し、当該光造形装置３１に対して造形動作停止の指示を出力する。更に、表示や音声で当該装置で造形不良が発生したことを作業者に報知する。
これにより、複数の光造形装置３１を１台の制御装置３０で一括制御することが可能となるものである。
【００６４】
また、各光造形装置３１から定期的に運転状況を示すデータを送信し、制御装置３０において、複数の光造形装置３１の運転状況を一括表示するようにしてもよい。
【００６５】
また、制御装置３０が、ある光造形装置３１-xにおける未積層樹脂硬化物の付着を検出して造形動作を停止した場合、制御装置３０は、同じ等高線データを光造形装置３１-yに入力して、光造形装置３１-yで最初から造形させることも可能である。
これにより、造形の時間短縮を図ることができる効果がある。
【００６６】
本光造形システムによれば、光造形装置３１に付着物感知手段を備え、未積層樹脂硬化物の付着を検知すると検出信号を制御装置３０に出力し、制御装置３０が、検出信号を受信すると、当該光造形装置３１に造形動作の停止を指示すると共に、表示や音声で造形不良発生を報知するようにしているので、複数の光造形装置を一括して監視し制御することができ、利便性を向上させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、安価で樹脂液面の揺れに強く、造形不良を迅速に検知して、ランニングコストの低減及び光造形工程の効率の向上を図ることができる光造形装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係る光造形装置（本装置）の概略構成を示す模式説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光造形装置（第１の装置）の概略構成を示す平面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る光造形装置（第３の装置）の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、第３の装置の別の構成例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光造形装置（第４の装置）の概略構成を示す模式説明図である。
【図６】本装置を複数用いた光造形システムの構成ブロック図である。
【図７】リコータの構成例を示す模式説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、光造形装置における造形不良発生のメカニズムを示す模式断面説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…制御部、  ２…記憶部、  ３…ＵＶレーザ、  ４…スキャナーミラー、  ５…ステージ（テーブル）、  ６…エレベータ装置、  ７…リコータ、  ８…タンク、  ９…付着物感知手段、  １０…突起物、  １１…未積層硬化樹脂、  １４…光硬化性樹脂、  １５…テーブル、  １６…形状モデル、  １７…ディッパ、  １８…スクレーパ、  １９…レーザーセンサ、  ２１，２２，２３…レーザセンサ、  ２４…カメラ、  ３０…制御装置、  ３１…光造形装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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