(57)【要約】【課題】  硬化発熱に伴う局所的温度上昇を低減し、光造形装置、造形物自体の高安定性、高生産性を確保する事が可能で、反りや変形の小さい高精度の高速造形を行う事が可能な光造形方法を提供すること。【解決手段】  本発明にかかる光造形方法は、硬化樹脂面８０５に対して送風することにより硬化樹脂面８０５を冷却する。特に、硬化樹脂面８０５の表面温度を測定し、この表面温度に応じて硬化樹脂面８０５に送風するようにするとよい。冷却樹脂９１０を硬化樹脂層上に塗布してもよく、また、硬化樹脂層上に未硬化樹脂液を積層した後にその一部をリコータ８０６で除去し、その後に光を照射するようにしてもよい。【選択図】  図１
2005131938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、前記硬化樹脂層に対して送風することにより当該硬化樹脂層を冷却する光造形方法。
【請求項２】
光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、
前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程と、
測定された硬化樹脂層の表面温度に応じて前記硬化樹脂層に送風する工程とを備えた光造形方法。
【請求項３】
前記送風工程の送風温度、風量及び／又は送風範囲を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することを特徴とする請求項２記載の光造形方法。
【請求項４】
光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、
冷却した未硬化樹脂液をリコータ部から前記硬化樹脂層上に塗布する工程を有する光造形方法。
【請求項５】
前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程をさらに有し、
塗布する未硬化樹脂液の温度及び／又は塗布量を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することを特徴とする請求項４記載の光造形方法。
【請求項６】
光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、前記硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、
硬化樹脂層上に未硬化樹脂液を積層した後にその一部をリコータで除去し、その後に光を照射する工程を有する光造形方法。
【請求項７】
前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程をさらに有し、
前記未硬化樹脂液の温度及び／又は塗布量を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することを特徴とする請求項６記載の光造形方法。
【請求項８】
前記硬化樹脂層の温度を繰り返し測定し、該測定結果を記憶手段に送る工程を有することを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の光造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化反応に伴う硬化樹脂層の温度変化を抑制することにより高精度かつ高速な光造形を行うことのできる光造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光硬化造形方法（以下、「光造形方法」という。）では、造形しようとする立体モデルを複数の層にスライスして得られる断面群のデータに基づいて造形する。通常、最初に最下段の断面に相当する領域において、光硬化性樹脂液の液面に光線を照射する。すると光照射された液面部分の光硬化性樹脂液は光硬化し、立体モデルの一断面の硬化層が造形される。次いで、この断面硬化層の表面に未硬化状態の光硬化性樹脂液を所定の厚みでコートする。このとき、断面硬化層を所定の厚み分光硬化性樹脂液に沈めてコートすることが一般的である。そして、この表面に所定パターンに沿ってレーザ光線走査を行ない、光照射したコート層部分を硬化させる。硬化した部分は、下部の断面硬化層に積層一体化される。以後、光照射工程で扱う断面を隣接する断面に切り替えながら、光照射と光硬化性樹脂液のコートを繰り返すことによって、所望の立体モデルを造形する（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
光造形方法では、まず、立体モデルの形状のデータをコンピュータに入力し、これに基づいて、立体モデルをスライスした各断面の形状データを算出する。さらに、断面毎にレーザ光線を照射しながらこれを走査する基準となる位置データ及び走査順路を算出し、この結果に従って、光硬化性樹脂液の表面にレーザ光線走査を行なう。断面をレーザ光線で走査し描画するとき、断面を輪郭線及び輪郭線によって囲まれている内部領域に分けて、内部領域を先に描画し、後から輪郭線を描画する方法が用いられることが多い。輪郭線を最後に描画することで、表面精度が優れた立体モデルが造形される。
【０００４】
このレーザ光線の走査順路、走査に使うレーザ強度、走査速度などにより樹脂の露光制御を行われるが、これらの露光制御条件により硬化面の重合に伴う反応熱の発生量が変化するため、発熱による硬化層の局所的温度上昇を生じ、造形物の反り変形の原因となる。このため、従来より発熱量を低減する試みがなされているが、光造形時間を短縮するためにレーザの高出力化、パルスレーザ化での瞬時のエネルギー拡大、描画プロセスの多重化（マルチスキャン）、リコートプロセスの改善などによるハイスピード化が進み、発熱量も増大する傾向にあるため、反りや変形のない高精度の造形物を短時間で得るためには発熱量の制御がますます重要となってきている。
【０００５】
一方、光造形用樹脂に於いては、アクリル系樹脂よりも反り変形の少ないエポキシ系樹脂やその併用系が多様化され使われているが、アクリル系樹脂に比較してエポキシ系樹脂の硬化反応においては暗反応とされている部分の時間が非常に長いため、樹脂を加温して硬化部分の樹脂を温める事で、暗反応を加速させ硬化度を短時間に所定物性まで到達させる方策がとられることがある。このため重合熱による温度上昇と相まって熱的負荷が増大し、反りや変形が生じやすくなる問題がある。
【０００６】
特に、大型のブロックモデルを造形した場合には、硬化した部分の周辺部と中心部分に温度差が顕著になり、この温度差から残留応力、収縮バランスに大きな差が出来、結果、内部の温度が変化する過程で周囲を内側に引っ張る力が発生しカーリングと呼ばれる現象が硬化したモデル全体に発現し、本来フラットである底面部が船底の様に丸くなる、厚みが偏肉する等の諸問題を発生させている。また、造形中にサポートと呼ばれる支持体を引きちぎるほどの力が発現し光硬化造形装置自体にアクシデントが発生することもある。
【０００７】
以上のような問題に対する対応策として、造形槽内部の未硬化樹脂液を冷却しつつ循環させる方法（特許文献３）、塗布した未硬化樹脂液層を冷却したローラー等で凝固点以下に冷却する方法（特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７）等の技術が開示されている。しかし、これらの技術は、いずれも未硬化樹脂液層の冷却に時間がかかるため高速硬化に対応することが困難であった。
【特許文献１】特開昭５６−１４４４７８号公報
【特許文献２】特開昭６２−３５９６６号公報
【特許文献３】特開平０４−１３５８２７号公報
【特許文献４】特開平１１−２１６７７８号公報
【特許文献５】特開２０００−３０９０５７号公報
【特許文献６】特開２００２−１０３４８７号公報
【特許文献７】特開２００３−１１２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これら光造形の抱える課題を解決するためになされたものであり、硬化発熱に伴う局所的温度上昇を低減し、光造形装置、造形物自体の高安定性、高生産性を確保する事が可能で、反りや変形の小さい高精度の高速造形を行う事が可能な光造形方法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】
【０００９】
本発明にかかる光造形方法は、光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、前記硬化樹脂層に対して送風することにより当該硬化樹脂層を冷却するものである。また、本発明にかかる他の光造形方法は、光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程と、測定された硬化樹脂層の表面温度に応じて前記硬化樹脂層に送風する工程とを備えたものである。ここで、前記送風工程の送風温度、風量及び／又は送風範囲を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することが好ましい。
【００１０】
本発明にかかる他の光造形方法は、光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、該硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、冷却した未硬化樹脂液をリコータ部から前記硬化樹脂層上に塗布する工程を有するものである。さらに、前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程を有し、塗布する未硬化樹脂液の温度及び／又は塗布量を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することが好ましい。
【００１１】
本発明にかかる他の光造形方法は、光硬化性樹脂液に選択的に光を照射して硬化樹脂層を形成し、前記硬化樹脂層を順次積層して立体像を形成する光造形方法であって、硬化樹脂層上に未硬化樹脂液を積層した後にその一部をリコータで除去し、その後に光を照射する工程を有するものである。さらに、前記硬化樹脂層の表面温度を測定する工程を有し、前記未硬化樹脂液の温度及び／又は塗布量を前記硬化樹脂層の表面温度に応じて可変することが望ましい。尚、前記硬化樹脂層の温度を繰り返し測定し、該測定結果を記憶手段に送る工程を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光造形方法により、硬化発熱に伴う局所的温度上昇を抑制でき、反りや変形の小さい高精度の高速造形を行う事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【００１４】
［実施の形態１］
図１を用いて、本発明にかかる光造形方法に使用される光硬化造形装置（以下、「光造形装置」という）の一例について説明する。光造形装置は、制御データ生成部１００、制御部２００、制御部２００の記憶装置３００、光学描画系４００、光源５００、監視部６００、通信制御部７００、造形部８００及び温度調整機構９００により構成される。制御データ生成部１００は、造形部８００、光学描画系４００及び光源５００による光照射・造形動作を制御するために制御部２００において用いられる制御データを生成する。制御部２００は、造形部８００、光学描画系４００及び光源５００を制御する。制御部２００は、制御データ生成部１００によって生成された制御データを入力し、光学描画系４００及び光源５００における光照射、造形部８００における造形動作を制御する。
【００１５】
制御データ生成部１００と制御部２００は、典型的には、コンピュータに所定のプログラムをインストールすることによって構成することができる。典型的なコンピュータの構成は、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとを含んでいる。ＣＰＵとメモリとは、バスを介して補助記憶装置としてのハードディスク装置などの制御部２００の記憶装置３００である外部記憶装置に接続される。フレキシブルディスク装置、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の記憶媒体駆動装置は、各種コントローラを介してバスに接続される。フレキシブルディスク装置等の記憶媒体駆動装置には、フレキシブルディスク等の可搬型記憶媒体が挿入される。記憶媒体にはオペレーティングシステムと協働してＣＰＵなどに命令を与え、本実施形態を実施するための所定のコンピュータプログラムを記憶することができる。
【００１６】
コンピュータプログラムは、メモリにロードされることによって実行される。コンピュータプログラムは圧縮し、又、複数に分割して記憶媒体に記憶することができる。さらに、ユーザ・インターフェース・ハードウェアを備えることができる。ユーザ・インターフェース・ハードウェアとしては、例えば、マウスなどの入力をするためのポインティング・デバイス、キーボード、あるいは視覚データをユーザに提示するためのディスプレイなどがある。
【００１７】
造形部８００、光学描画系４００及び光源５００は、制御部２００による制御に応じて光照射・造形を実行する。造形部８００は、樹脂タンク８０１、光硬化性樹脂液８０２、造形プレート８０３、エレベータ部８０４及びリコータ８０６を備えている。樹脂タンク８０１は、光硬化性樹脂液８０２を収容するための容器である。造形プレート８０３は、硬化させた樹脂を順次堆積させ、載置する平板状の台である。この造形プレート８０３は、エレベータ部８０４によって、樹脂タンク８０１内において昇降する。リコータ８０６は、例えば、ブレード機構と移動機構を備え、光硬化性樹脂液を均一に塗布する。
【００１８】
光源５００は、レーザ光線を発生させる。光学描画系４００によって光源５００から発したレーザー光線は光硬化性樹脂液面を制御部２００の制御の下で走査して光硬化性樹脂液を硬化させる。
【００１９】
次に、造形部８００、光学描画系４００及び光源５００における光照射・造形動作について説明する。まず、樹脂タンク８０１に光硬化性樹脂液８０２を収容する。そして、造形プレート８０３をその光硬化性樹脂液面８０５より例えば０．０５〜０．２ｍｍの深さの位置に降下させておく。リコータ８０６が光硬化性樹脂液８０２の表面を掃引し、硬化させる一層分の平滑化された光硬化性樹脂液を与える。光源５００により発生させたレーザ光線は、光学描画系４００に入射される。
【００２０】
光学描画系４００により、レーザ光線を光硬化性樹脂液面８０５に照射・走査する。これにより、光硬化性樹脂液面８０５の光硬化性樹脂液８０２が硬化し、第１層目の硬化層が形成される。次にこの造形プレート８０３を、立体モデルをスライスした一層分に相当する深さ、例えば０．０５〜０．２ｍｍ降下させて、リコータ８０６が硬化層上を光硬化性樹脂液８０２に接触しながら平行移動することによって、光硬化性樹脂液８０２を第１層目の硬化層の上に準備する。レーザ光線を光硬化性樹脂液８０２の表面に照射・走査することにより、第２層目の硬化層を第１層目の硬化層の上に形成する。
【００２１】
以下同様にして第３層目以降の硬化層を順次堆積させる。そして、最終層の堆積が終了すると、造形プレート８０３を上昇させ、その造形プレート８０３上に形成された造形物８０７を取り出す。造形物８０７は、表面に付着した光硬化性樹脂液を洗浄その他の方法で除去し、必要に応じて紫外線ランプ等により照射して、光硬化を更に進行させることができる。
【００２２】
尚、本形態において使用される光硬化性樹脂は、可視光及び可視光領域外の光によって硬化する樹脂を使用することができる。樹脂硬化層を昇降するためには、本形態において説明された造形台に限らず、樹脂硬化層を上下方向に移動させることができる様々な機構を使用することができる。光走査装置は、リコータと独立して構成する、あるいは、リコータ内に配置し、リコータと共に移動する構成とすることができる。
【００２３】
監視部６００は、温度計６０１、ヒーター６０２、表面温度計測装置６０３を備えている。光硬化性樹脂液８０２は、ヒーター６０２により加温することができる。樹脂タンク内の光硬化性樹脂液８０２の温度は、温度計６０１を介して監視部６００にて監視され、温度が上昇し過ぎないようにヒーター６０２を制御し、光硬化性樹脂液８０２を温度調整することができる。
【００２４】
硬化樹脂面８０５は、光硬化反応に伴い硬化発熱するため、局所的に昇温する。監視部６００は、表面温度計測装置６０３を介して硬化樹脂面８０５の温度を検知する。尚、表面温度計測装置６０３によって硬化樹脂面８０５の温度を繰り返し測定し、該測定結果を監視部６００の記憶手段に送るとよい。表面温度計測装置６０３は、例えば、赤外線を用いて硬化樹脂面８０５には接触せずに表面温度を測定する装置である。監視部６００は、反応熱の蓄熱を防ぎ一定の温度を超えないように冷却用送風ファン９０１を介して冷却部９０２より発生させた冷却気体９０３、９０４を硬化樹脂面８０５に送風する。冷却用送風ファン９０１は、常時稼動してもよいし、監視部６００からの指令により送風の開始・停止、送風量、送風温度等の送風条件を制御することも可能である。送風条件を監視部６００により制御することにより、硬化樹脂面８０５の表面温度をより均一に保つことができる。
【００２５】
例えば、表面温度計測装置６０３により計測された硬化樹脂面８０５の温度が予め定められたしきい値を超える場合には、冷却用送風ファン９０１による送風を開始し、同様にして計測された硬化樹脂面８０５の温度が予め定められたしきい値以下になった場合には、冷却用送風ファン９０１による送風を停止する。さらに、表面温度計測装置６０３により計測された硬化樹脂面８０５の温度が、送風を開始するか否かを判断するしきい値よりも高い温度のしきい値を超える場合には、さらに冷却用送風ファン９０１からの送風量を増加させるようにしてもよい。即ち、硬化樹脂面８０５の温度に応じて段階的に送風量を制御するようにしてもよい。送風量の制御は、冷却用送風ファン９０１の回転速度の制御のみならず、複数の冷却用送風ファン９０１を設けておき、動作させる送風ファン９０１の数により制御してもよい。また、単に送風するだけでなく、送風する空気を冷却する冷却機構を設けて、送風温度を制御してもよい。
【００２６】
一例として、冷却用送風ファン９０１から２２〜２４℃の冷却気体９０４を連続的に噴出させた場合の硬化樹脂面８０５の表面温度を測定した。光造形装置（ソニー（株）製ＳＣＳ−８０００）に冷却用送風ファン（オリエンタルモーター（株）製  ＭＵ１２２５Ｓ−１１型）を装着した。冷却用送風ファン９０１と硬化樹脂面８０５の中心部との距離は３０ｃｍとし、冷却気体９０４は、硬化樹脂面８０５が波立たない程度に、その中心部へ向かって連続的に噴出させた。図４に、硬化樹脂面８０５の表面温度の変化を示す。縦軸に温度、横軸に時間を示す。縦軸の目盛が１０℃おきに設けられ、下から２５℃、３５℃、４５℃、・・・・１２５℃の目盛である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順に、硬化樹脂面８０５の表面温度の変化を連続的に示している。図４に示されるように、略８５℃以下の表面温度に保たれている。この例にかかる光硬化方法によれば、光硬化に伴う硬化発熱は送風によって除去され、局所的な発熱が抑制させると共に、反りや変形の少ない高精度な造形物を高速度で得ることができた。
【００２７】
一方、比較例として、本願発明の温度調節機構を設けずに光造形を行ったところ、局所的な温度変化が顕著になり、造形物の反りが増大した結果、反った造形物の一部が樹脂液面より外に反り出てそれ以上の造形ができなくなった。比較例では、液面露光量を３００ｍＪ／ｃｍ２とし、積層ピッチを２００μｍとした。図５に比較例における温度変化を示す。また、図６に比較例における造形物の状態の変化について示す。光造形を開始した当初は、最高温度が７５℃〜８５℃であったが、段々と温度が上昇し、最高温度が９５℃〜１２５℃まで上昇している様子が図５より読み取ることができる。図６（ａ）に示されるように、まず、支持体（サポート）のうち２層程がモデル本体に食い込んだ。その後、図６（ｂ）に示されるように、時刻ｔ１には、支持体とモデル本体が剥離し、反りが徐々に始まった。そして支持体がモデル本体の反り応力に負けて引きちぎられた。さらに図６（ｃ）に示されるように、時刻ｔ２には、殆どの支持体とモデル本体が分離してしまい、液面から完全に反り出て、リコートが不可能な状態にいたった。
【００２８】
このとき、温度調整機構として、一般的なエアコンディショナー（エアコン）の噴出しを使用したり、コールドエアーシステムと呼ばれる、圧縮空気をボルテックス効果による熱交換作用を用いることも可能である。前者を用いた場合には、１５℃程の冷却風を使うことができる。後者を用いた場合には、冷却用送風ファン９０１を設けずに、このコールドエアーシステムの噴出しそのものを使うことにより、実験室の圧縮空気限界で７℃まで下げて実験できた。コールドエアーシステムを用いる場合には、その性能別機種能力及び、圧縮空気能力によりマイナス数十度を供給出来る。
【００２９】
連続造形が安定的、且つ、無人造形で出来る様に室内エアコンの空調による冷却風を９０１で送風し、硬化樹脂面８０５に作用させて実験を行なった。図７にこの実施例における硬化樹脂面８０５の表面温度の変化を示す。図７に示されるように、略８５℃以下の表面温度に保たれている。このように当該実施例でも、光硬化に伴う硬化発熱は送風によって除去され、局所的な発熱が抑制させると共に、反りや変形の少ない高精度な造形物を高速度で得ることができた。
【００３０】
［実施の形態２］
図２を用いて、本発明にかかる光造形方法に使用される光造形装置の第２の形態について説明する。図２には、図の簡略化のため、図１に記載の制御データ生成部１００、制御部２００、制御部２００の記憶装置３００、光源５００、監視部６００、通信制御部７００が省略されているが、図１の光造形装置と同じくこれらの構成要素を有している。
【００３１】
図２は、冷却部９０２から供給される冷却樹脂９１０をリコータ８０６を介して硬化樹脂面８０５に供給する。ここで、冷却樹脂９１０とは、光硬化性樹脂８０２と同じ組成を有する樹脂であり、樹脂タンク８０１に収容された光硬化性樹脂８０２よりも低いか又は同じ温度を有する。当該冷却樹脂９１０の温度は、少なくとも光硬化性樹脂液面８０５の反応熱を除熱できる程度の温度であればよく、いわゆる常温であってもよい。冷却樹脂９１０が光硬化性樹脂液面８０５の反応熱を除熱することにより、反応熱の蓄熱によって発生する温度上昇を一定の温度に抑制することが可能である。ここで、リコータ８０６を介して供給される冷却樹脂９１０の温度及び／又は塗布量は、一定値に固定してもよいし、監視部６００からの指令により制御することも可能である。冷却樹脂９１０の供給条件を監視部６００により制御することにより、硬化樹脂面８０５の表面温度をより均一に保つことができる。
【００３２】
例えば、表面温度計測装置６０３により計測された硬化樹脂面８０５の温度が予め定められたしきい値を超える場合には、冷却部９０２からの冷却樹脂９１０の供給を開始し、同様にして計測された硬化樹脂面８０５の温度が予め定められたしきい値以下になった場合には、監視部６００からの指令により冷却樹脂９１０の供給を停止する。さらに、表面温度計測装置６０３により計測された硬化樹脂面８０５の温度が、冷却樹脂９１０の供給を開始するか否かを判断するしきい値よりも高い温度のしきい値を超える場合には、監視部６００からの指令によりさらに冷却樹脂９１０の供給量を増加させるようにしてもよい。
【００３３】
当該実施の形態２に従って、常温の冷却樹脂９１０を各層に供給することによって反応熱の除去を行なった。図８にこの実施例における硬化樹脂面８０５の表面温度の変化を示す。図８に示されるように、略７０℃以下の表面温度に保たれている。このように当該実施例でも、光硬化に伴う硬化発熱は送風によって除去され、局所的な発熱が抑制させると共に、反りや変形の少ない高精度な造形物を高速度で得ることができた。
【００３４】
［実施の形態３］
図３を用いて、本発明にかかる光造形方法に使用される光造形装置の第３の形態について説明する。図３には、図の簡略化のため、図１に記載の制御データ生成部１００、制御部２００、主制御部の記憶装置３００、光源５００、監視部６００、通信制御部７００が省略されているが、図１の光造形装置と同じくこれらの構成要素を有している。
【００３５】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、リコータ８０６から硬化樹脂面８０５上に未硬化樹脂液を積層した後にその一部をリコータで除去することにより硬化樹脂面８０５の発熱を除去する方法を示している。図３（ａ）では、造形プレート８０３を通常の積層厚みよりも余分に下降させ、リコータ８０６から未硬化樹脂液を供給することにより、硬化樹脂面８０５と光硬化性樹脂液８０２の液面との間に通常１〜５ｍｍ程度の厚みの未硬化樹脂液層を積層する。硬化樹脂面の発熱は、積層された未硬化樹脂液層に伝導する。この伝導には通常数秒間を要する。図３（ｂ）では、造形プレート８０３を上昇させ、硬化樹脂面８０５と光硬化性樹脂液８０２の液面との間の未硬化樹脂液を排除する。図３（ｃ）では、再び造形プレート８０３を下降させ、硬化樹脂面８０５と光硬化性樹脂液８０２の液面との間の距離を通常の積層厚み（例えば０．１ｍｍ程度である）とした後にリコータ８０６から未硬化樹脂液を硬化樹脂面８０５上に積層する。この後に光を照射して積層した未硬化樹脂液を硬化させる。
【００３６】
ここで、リコータ８０６を介して供給される未硬化樹脂液の温度及び／又は塗布量は、一定値に固定してもよいし、監視部６００からの指令により制御することも可能である。冷却樹脂９１０の供給条件を監視部６００により制御することにより、硬化樹脂面８０５の表面温度をより均一に保つことができる。
【００３７】
当該実施の形態３に従って、反応熱の除去を行なった。図９にこの実施例における硬化樹脂面８０５の表面温度の変化を示す。図９に示されるように、略９５℃以下の表面温度に保たれている。このように当該実施例でも、光硬化に伴う硬化発熱は送風によって除去され、局所的な発熱が抑制させると共に、反りや変形の少ない高精度な造形物を高速度で得ることができた。
【００３８】
［反り量の評価］
上述した各例について反り量の評価を行なった。各例において用いたサンプル樹脂は、ＳＣＲ−７３５（ＪＳＲ株式会社製）であり、１００×１００×７ｍｍの厚板の形状を有する。図１０に反り量の測定箇所及び方法を示す。図に示されるように、石定盤２上に造形サンプル１を載置している。１１は支持体面である。反り量はＷの長さを隙間ゲージを用いて測定した。
【００３９】
図１１に測定結果を示す。比較例においては、サンプル１、２ともに造形物が形成されず、反り量の測定はできなかった。実施の形態１において冷却空気を用いた例では、０．２２、０．１８、０．２ｍｍの反り量であった。実施の形態１において常温空気を用いた例では、０．１８、０．１６、０．１６ｍｍの反り量であった。実施の形態２にかかる例では、０．１６、０．１８、０．１６ｍｍの反り量であった。実施の形態３にかかる例では、０．２６、０．２８、０．３ｍｍの反り量であった。この結果からも、各実施の形態において反り量の少ない高精度な造形物を作成することができたことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１にかかる光造形装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態２にかかる光造形装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態３にかかる光造形装置の概略構成を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる温度調節機構を有する光造形装置を用いた場合の硬化層の局所的温度と反りの測定結果を示す図である。
【図５】比較例にかかる光造形装置を用いた場合の硬化層の局所的温度と反りの測定結果を示す図である。
【図６】比較例における造形物の状態の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１の別の例にかかる温度調節機構を有する光造形装置を用いた場合の硬化層の局所的温度と反りの測定結果を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかる温度調節機構を有する光造形装置を用いた場合の硬化層の局所的温度と反りの測定結果を示す図である。
【図９】実施の形態３にかかる温度調節機構を有する光造形装置を用いた場合の硬化層の局所的温度と反りの測定結果を示す図である。
【図１０】造形物の反り量の評価方法を示す概略図である。
【図１１】比較例、実施の形態１乃至３における造形物の反り量の評価結果を示す表である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  制御データ生成部
２００  制御部
３００  主制御部の記憶装置
４００  光学、描画系システム
５００  レーザ光源
６００  監視部
６０１  温度計
６０２  ヒーター
６０３  表面温度計測装置
７００  通信制御部
８００  造形部
８０１  樹脂タンク
８０２  光硬化性樹脂液
８０３  造形プレート
８０４  エレベータ部
８０５  光硬化性樹脂液面
８０６  リコータ
８０７  立体物
９００  温度調整部
９０１  冷却用送風ファン
９０２  冷却部
９０３  冷却気体
９０４  冷却気体
９１０  冷却樹脂
【図１】
2005131938.tif 000003
【図２】
2005131938.tif 000004
【図３】
2005131938.tif 000005
【図４】
2005131938.tif 000006
【図５】
2005131938.tif 000007
【図６】
2005131938.tif 000008
【図７】
2005131938.tif 000009
【図８】
2005131938.tif 000010
【図９】
2005131938.tif 000011
【図１０】
2005131938.tif 000012
【図１１】
2005131938.tif 000013