JP2000043148A - Light shaping method and device therefor - Google Patents

Light shaping method and device therefor

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JP2000043148A
JP2000043148A JP10211493A JP21149398A JP2000043148A JP 2000043148 A JP2000043148 A JP 2000043148A JP 10211493 A JP10211493 A JP 10211493A JP 21149398 A JP21149398 A JP 21149398A JP 2000043148 A JP2000043148 A JP 2000043148A
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irradiated
irradiating
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直一郎 斎藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the amount of light energy to be emitted to a photo-setting liquid uniform. SOLUTION: When one of the sections obtained by slicing a desired shape into plural layers is formed, a radiation, point deciding means 34 decides a single or plural radiation points to which a light is emitted for setting the section based on the shape data of the section. Further optical apparatuses 6, 8, 10 arranged between a light source and a photo-setting liquid are regulated so that the light is emitted from the light source to one of the emission points. After regulating the optical apparatuses 6, 8, 10, the light is emitted to the one emission point and then is emitted to all of the radiation points for light shaping.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光造形方法及びそ
の装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereolithography method and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】光造形方法とは、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方法である。図11に基
づいて、光造形方法を説明する。ここで、造形される物
体110は3次元形状を有するが、説明の便宜上、同図
では、高さ方向と横方向のみを図示している。最初に容
器104内を光硬化性液108で満たし、この光硬化性
液108内に配設されたテーブル106を、硬化させる
光硬化性液の厚み分だけ液面から沈める(Z方向に動か
す)。この状態で、光源からの光100を、偏向器(ガ
ルバノメータミラー)102の角度を変化させることに
より、光硬化性液108の表面上で走査させ硬化させ
る。次に、テーブル106を次に硬化させる層の厚み分
だけZ方向に動かす。そして、同様に光源からの光10
0を光硬化性液108の表面上で走査させ硬化させる。
このように、一定の厚みを持った硬化層を積み重ねるこ
とにより、希望形状を有する物体がテーブル106上に
造形される。
2. Description of the Related Art An optical molding method is a method of irradiating a photocurable liquid with light, curing the photocurable liquid to form a hardened layer having a predetermined thickness, and sequentially stacking the hardened layers. This is a method of forming an object having a three-dimensional shape. The stereolithography method will be described with reference to FIG. Here, the object 110 to be formed has a three-dimensional shape, but for convenience of explanation, FIG. 1 shows only the height direction and the horizontal direction. First, the inside of the container 104 is filled with the photocurable liquid 108, and the table 106 disposed in the photocurable liquid 108 is submerged from the liquid surface by the thickness of the photocurable liquid to be cured (moved in the Z direction). . In this state, the light 100 from the light source is scanned and cured on the surface of the photo-curable liquid 108 by changing the angle of the deflector (galvanometer mirror) 102. Next, the table 106 is moved in the Z direction by the thickness of the layer to be cured next. And similarly, the light 10 from the light source
0 is scanned and cured on the surface of the photocurable liquid 108.
As described above, by stacking the cured layers having a certain thickness, an object having a desired shape is formed on the table 106.

【0003】ここで、図11において、a点からb点ま
で光100を走査させ光硬化性液108を硬化させる場
合を考える。図12は、上段にa点からb点まで各位置
における光100の走査速度を、下段は硬化される光硬
化性液の深さを表す。図12の上段に示すように、光1
00の走査速度は、a点(始点)付近では加速され(加
速域)、等速で移動する期間(等速域)を経て、b点
(終点)付近では減速される(減速域)。この場合、も
し光100の光強度が一定であるならば、加速域及び減
速域では光100によって照射される時間が長くなり、
この区域に照射される光エネルギー量は多くなる。この
ため、図12の下段に示すように、光100によって硬
化される光硬化性液の深さは、加速域及び減速域では等
速域に比較して深くなってしまう。したがって、造形物
の形状精度を上げる上で大きな問題となる。このよう
に、従来の光を走査して光硬化性液を硬化させる光造形
方法では、上述した加減速域のため、光硬化性液に対し
て照射される光エネルギー量が不均一になるという問題
があった。
Here, in FIG. 11, a case where the light 100 is scanned from the point a to the point b to cure the photocurable liquid 108 is considered. FIG. 12 shows the scanning speed of the light 100 at each position from point a to point b in the upper part, and the depth of the photocurable liquid to be cured in the lower part. As shown in the upper part of FIG.
The scanning speed of 00 is accelerated near the point a (starting point) (acceleration range), passes through a period of moving at a constant speed (constant speed range), and is decelerated near point b (end point) (deceleration range). In this case, if the light intensity of the light 100 is constant, the irradiation time by the light 100 becomes longer in the acceleration region and the deceleration region,
The amount of light energy applied to this area increases. For this reason, as shown in the lower part of FIG. 12, the depth of the photocurable liquid cured by the light 100 is deeper in the acceleration region and the deceleration region than in the constant velocity region. Therefore, this is a major problem in improving the shape accuracy of the modeled object. As described above, in the conventional optical shaping method of curing the photocurable liquid by scanning light, the amount of light energy applied to the photocurable liquid is non-uniform due to the above-described acceleration / deceleration region. There was a problem.

【0004】そこで、光硬化性液に照射する光エネルギ
量を制御し均一とするために、特開平9−9940号公
報に記載された技術が知られている。この方法では、光
源と光硬化性液が入った容器との間に光変調器を設置
し、偏向器に同期して光変調器を制御し、各点に照射さ
れる光の照射時間を変化させる。例えば、図11におい
て、a 点からb 点まで走査する場合を考えると、まず、
予めa 点からb 点までの各地点における光の走査速度
(速度情報)を決める。次に、各地点における走査速度
がこの速度情報どおりになるように、偏向器(ガルバノ
メータミラー)102の角度を制御し、同時にこの速度
情報に基づき光変調器を制御する。すなわち、走査速度
が遅い時は、光の光強度を弱くし、逆に、走査速度が早
い時は、光の光強度を強くする。こうすることにより、
偏向器と光変調器とを同期して制御することができ、各
点に照射される光エネルギー量が均一となるように制御
する。
Therefore, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-9940 is known for controlling and uniformizing the amount of light energy applied to the photocurable liquid. In this method, an optical modulator is installed between the light source and the container containing the photocurable liquid, the optical modulator is controlled in synchronization with the deflector, and the irradiation time of light applied to each point is changed. Let it. For example, in FIG. 11, when scanning from point a to point b, first,
The scanning speed (speed information) of light at each point from point a to point b is determined in advance. Next, the angle of the deflector (galvanometer mirror) 102 is controlled so that the scanning speed at each point is in accordance with the speed information, and at the same time, the optical modulator is controlled based on the speed information. That is, when the scanning speed is low, the light intensity of the light is reduced, and when the scanning speed is high, the light intensity of the light is increased. By doing this,
The deflector and the optical modulator can be controlled synchronously, and the control is performed so that the amount of light energy applied to each point becomes uniform.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、偏向器
と光変調器を同期させるためには、偏向器に存在する図
13に示すような、実際の指令信号に対しての応答の遅
れ(過渡特性)を予め調べ、この応答の遅れを考慮して
光変調器に制御信号を出力しなければならない。特に、
同一の仕様の偏向器であっても、過渡特性には固体差
(バラツキ)があるため、各装置に使用される偏向器毎
に過渡特性を考慮する必要があり、実質的に同期させて
制御することは困難であった。このため、従来の方法、
装置では、光硬化性液に照射される光エネルギー量が不
均一となるという問題があった。
However, in order to synchronize the deflector and the optical modulator, a delay in response to an actual command signal (transient characteristic) as shown in FIG. ) Must be checked in advance, and a control signal must be output to the optical modulator in consideration of this response delay. In particular,
Even if the deflectors have the same specifications, there are individual differences (variations) in the transient characteristics, so it is necessary to consider the transient characteristics for each deflector used in each device. It was difficult to do. For this reason, the conventional method,
The apparatus has a problem that the amount of light energy applied to the photocurable liquid becomes non-uniform.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、上記した課題を
解決するために、請求項1記載の発明に係わる光造形方
法は、造形希望形状を複数の層にスライスした断面群の
中の少なくとも一断面の一部の領域を造形する方法であ
って、その領域の形状データから、その領域を硬化する
ために光が照射される1又は複数の照射点を決定する工
程と、前記照射点の一つに、光源からの光が照射される
ように、光源から光硬化性液の間に配置された光学機器
を調整する調整工程と、光学機器が調整された後に、前
記照射点の一つに、光を照射する照射工程とを有し、照
射点のすべての点に、前記調整工程と前記照射工程とを
繰り返すことにより前記領域が造形される。上記方法に
よれば、決定された照射点の各点に、光が照射されるよ
うに位置合わせをしその点に光が照射され、この領域が
造形される。光を照射している間は光は走査されないた
め、照射点を移動する際の応答の遅れを考慮する必要が
なく、照射される光エネルギー量を均一とすることがで
きる。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the optical shaping method according to the first aspect of the present invention provides at least one of a cross-sectional group obtained by slicing a desired shape into a plurality of layers. A method of modeling a partial region of a cross section, comprising: determining one or more irradiation points to be irradiated with light to cure the region from shape data of the region; In the meantime, as the light from the light source is irradiated, an adjusting step of adjusting the optical device disposed between the light source and the photocurable liquid, and after the optical device is adjusted, the light is irradiated to one of the irradiation points. And an irradiation step of irradiating light, and the region is formed by repeating the adjustment step and the irradiation step at all of the irradiation points. According to the above method, each of the determined irradiation points is aligned so that light is irradiated, and the points are irradiated with light to form this area. Since light is not scanned during irradiation with light, there is no need to consider a delay in response when moving the irradiation point, and the amount of irradiated light energy can be made uniform.

【0007】請求項2 に記載の光造形方法は、請求項1
記載の光造形方法において、造形する断面の外周領域に
ついては、前記照射点を決定する工程が行われ、その工
程で得られた照射点に前記調整工程と前記照射工程とを
繰り返すことにより造形し、造形する断面の内部領域
は、光源からの光を光硬化性液面上で走査することによ
り造形する。上記方法によれば、造形物の形状精度が必
要とされる造形物の断面の外周領域は、位置合わせ工程
と照射工程を繰り返すことにより造形され、精度があま
り要求されない内部領域は、光を走査することにより造
形される。したがって、造形時間をひどく長くすること
なく、造形物の外周領域に照射される光エネルギー量を
均一にし造形物の形状精度を向上させることができる。
The stereolithography method according to the second aspect is the first aspect of the invention.
In the optical modeling method described above, a step of determining the irradiation point is performed on an outer peripheral region of a cross section to be formed, and the irradiation point obtained in the step is formed by repeating the adjustment step and the irradiation step. The inner region of the cross section to be formed is formed by scanning light from a light source on the photocurable liquid surface. According to the above method, the outer peripheral region of the cross section of the modeled object where the shape accuracy of the modeled object is required is formed by repeating the alignment process and the irradiation process, and the inner region where the accuracy is not so much required is scanned with light. It is shaped by doing. Therefore, it is possible to make the amount of light energy applied to the outer peripheral region of the modeled object uniform and improve the shape accuracy of the modeled product without prolonging the modeling time.

【0008】請求項3 に記載の光造形方法は、請求項1
記載の光造形方法において、前記照射工程における前記
光硬化性液に光を照射する時間は、光源から照射される
光の光強度を測定し、この値に基づき決定されている。
上記方法によれば、光硬化性液に照射される光の光強度
を測定し、この値に基づいて照射時間が決められている
ため、光硬化性液に照射される光の光強度が時間的に変
動しても、この変動を考慮して照射時間が決定される。
したがって、照射される光エネルギー量をより均一にす
ることができる。
[0008] The stereolithography method according to the third aspect is the first aspect of the invention.
In the stereolithography method described above, the time for irradiating the photocurable liquid with light in the irradiating step is determined based on the measured light intensity of the light irradiated from the light source.
According to the above method, the light intensity of the light applied to the photocurable liquid is measured, and the irradiation time is determined based on this value. Irradiation time is determined in consideration of the fluctuation.
Therefore, the amount of irradiated light energy can be made more uniform.

【0009】請求項4に記載の光造形装置は、造形希望
形状を複数の層にスライスした断面群の中の一つの断面
において、その断面の全部又は指定された領域の形状デ
ータに基づいて、光源からの光が照射される光硬化性液
面上の1 又は複数の照射点を決定する照射点決定手段
と、前記光源と前記光硬化性液の間に配置され、前記照
射点に前記光源から出射される光が照射されるように光
の照射位置を制御する照射位置制御手段と、前記光源と
前記光硬化性液の間に配置され、前記照射点に照射され
る光の光強度および/または照射時間を制御する光エネ
ルギー制御手段とを備えた。上記装置では、照射点決定
手段で決定された照射点に、照射位置制御手段により光
源の光が照射されるようにし、光エネルギー制御手段
で、その照射点に所定の光エネルギー量を照射すること
ができる。したがって、照射点を移動させる時の応答の
遅れは考慮する必要がないため、各照射点に照射される
光エネルギー量を同一の値としやすい。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical shaping apparatus, wherein, in one cross section of a cross section group obtained by slicing a desired shaping shape into a plurality of layers, based on shape data of the entire cross section or a designated region. Irradiation point determining means for determining one or more irradiation points on the photocurable liquid surface to be irradiated with light from the light source, disposed between the light source and the photocurable liquid, the light source at the irradiation point Irradiation position control means for controlling the irradiation position of light so that the light emitted from the light is irradiated, disposed between the light source and the photocurable liquid, the light intensity of the light irradiated to the irradiation point and And / or light energy control means for controlling the irradiation time. In the above device, the irradiation point determined by the irradiation point determination unit is irradiated with light from the light source by the irradiation position control unit, and the irradiation point is irradiated with a predetermined amount of light energy by the light energy control unit. Can be. Therefore, it is not necessary to consider the response delay when the irradiation point is moved, so that the amount of light energy applied to each irradiation point can be easily set to the same value.

【0010】請求項5に記載の光造形装置では、請求項
4記載の光造形装置において、前記光源と前記光硬化性
液との間には、前記光源から出射される光の光強度を測
定する光検出器が配置され、その光検出器で検出された
値に基づいて、前記光エネルギー制御手段は、前記照射
点に照射される光の光強度および/または照射時間を制
御する。上記装置では、光源から照射される光の光強度
が経時変化しても、光源と光硬化性液との間に配置され
た光検出器により、この変化を検出でき、この変化分を
光エネルギー制御手段で補償することができる。したが
って、照射される光エネルギー量をより均一にすること
ができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical forming apparatus according to the fourth aspect, a light intensity of light emitted from the light source is measured between the light source and the photocurable liquid. The light energy control means controls the light intensity and / or irradiation time of the light applied to the irradiation point based on the value detected by the light detector. In the above device, even if the light intensity of the light emitted from the light source changes with time, this change can be detected by the photodetector arranged between the light source and the photocurable liquid, and the change is detected by the light energy. It can be compensated by the control means. Therefore, the amount of irradiated light energy can be made more uniform.

【0011】請求項6に記載の光造形装置では、請求項
4記載の光造形装置において、前記照射位置制御手段
は、偏向ミラーであり、前記照射点決定手段で決定され
た各照射点の座標から、各照射点に照射する際の前記偏
向ミラーへの光の入射角から、偏向ミラーの反射効率を
計算する反射効率計算手段を備え、その反射効率計算手
段で得られた反射効率を考慮して、前記光エネルギー制
御手段は、各照射点へ照射される光の光強度および/ま
たは照射時間を制御する。上記装置では、各照射点に照
射される際の偏向ミラーへの光の入射角から偏向ミラー
の反射効率が計算され、その値に基づき光エネルギー制
御手段は光硬化性液へ照射する光のエネルギー量を制御
する。したがって、照射される光エネルギー量をより均
一にすることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical forming apparatus according to the fourth aspect, the irradiation position control means is a deflecting mirror, and the coordinates of each irradiation point determined by the irradiation point determination means. A reflection efficiency calculating means for calculating the reflection efficiency of the deflecting mirror from the angle of incidence of the light on the deflecting mirror when irradiating each irradiation point, and taking into account the reflection efficiency obtained by the reflection efficiency calculating means. The light energy control means controls the light intensity and / or irradiation time of the light applied to each irradiation point. In the above device, the reflection efficiency of the deflecting mirror is calculated from the angle of incidence of the light on the deflecting mirror when irradiating each irradiation point, and based on the calculated value, the light energy control means controls the energy of the light irradiating the photocurable liquid. Control the amount. Therefore, the amount of irradiated light energy can be made more uniform.

【0012】請求項7 に記載の光造形方法では、光を光
硬化性液に照射しない状態で、光の照射点を移動させる
移動工程と、光の照射点を固定して、光を光硬化性液に
照射する照射工程とを有し、前記移動工程と照射工程と
を繰り返し、照射される光で作られるビームスポットで
硬化すべき領域を塗りつぶすことにより造形する。上記
方法によれば、光が照射されない状態で光の照射点が移
動し、光を照射している時は光の照射点は移動しない。
したがって、光の照射点を移動させる時の応答の遅れを
考慮する必要がないため、照射される光エネルギー量を
均一にすることができる。
[0012] In the stereolithography method according to claim 7, a moving step of moving the light irradiation point in a state where the light is not irradiated to the photocurable liquid; An irradiation step of irradiating the liquid with an ionic liquid, wherein the moving step and the irradiation step are repeated, and the area to be cured is filled with a beam spot formed by the irradiated light to form the object. According to the above method, the light irradiation point moves in a state where the light irradiation is not performed, and the light irradiation point does not move when the light irradiation is performed.
Therefore, it is not necessary to consider a response delay when the light irradiation point is moved, so that the amount of irradiated light energy can be made uniform.

【0013】請求項8 に記載の光造形装置では、光を光
硬化性液に照射しない状態で、光の照射点を移動させる
移動手段と、光の照射点を固定して、光を光硬化性液に
照射する照射手段とを有し、照射される光で作られるビ
ームスポットで硬化すべき領域を塗りつぶすことにより
造形する。上記装置によれば、光が照射されない状態で
移動手段により光の照射点が移動し、光の照射点が移動
していない時、照射手段により光を照射する。したがっ
て、光の照射点を移動させる時の応答の遅れを考慮する
必要がないため、照射される光エネルギー量を均一にす
ることができる。
In the optical shaping apparatus according to the present invention, a moving means for moving the light irradiation point in a state where the light is not irradiated to the photocurable liquid; Irradiating means for irradiating the liquid, and shaping the area to be cured with a beam spot formed by the irradiated light. According to the above apparatus, the light irradiation point moves by the moving means in a state where the light is not irradiated, and the light is irradiated by the irradiation means when the light irradiation point does not move. Therefore, it is not necessary to consider a response delay when the light irradiation point is moved, so that the amount of irradiated light energy can be made uniform.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について、
図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係わる光造
形装置の全体構成図を示す。この光造形装置では、光源
としてHe−CdレーザやArレーザ等のレーザ発振器2が用
いられる。レーザ発振器2からされたレーザ光26は、
反射ミラー20でその向きを変えられ、光変調器である
AOM (音響光学式光変調器)4に入射する。AOM 4を出
射したレーザ光26は、半透過ミラー22で、その一部
を透過させ、残りは向きを変えられる。半透過ミラー2
2を透過したレーザ光27は、光検出器18で光強度が
測定される。一方、向きを変えられたレーザ光26は、
フォーカスレンズ6に入射する。フォーカスレンズ6か
ら出射したレーザ光26は、偏向器であるガルバノメー
ターミラー8,10によりその向きを変えられ、fθレ
ンズ12を通って、容器14内の光硬化性液に入射され
るように構成されている。また、AOM 4、フォーカスレ
ンズ6及びガルバノメーターミラー8,10は、制御装
置16により制御され、光検出器18で検出された光強
度は、制御装置16に信号として送信されるようになっ
ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an optical shaping apparatus according to the present invention. In this optical shaping apparatus, a laser oscillator 2 such as a He-Cd laser or an Ar laser is used as a light source. The laser beam 26 emitted from the laser oscillator 2 is
The direction can be changed by the reflection mirror 20, and it is an optical modulator.
The light enters an AOM (acousto-optic light modulator) 4. A part of the laser light 26 emitted from the AOM 4 is transmitted by the semi-transmissive mirror 22, and the rest can be changed in direction. Transflective mirror 2
The light intensity of the laser beam 27 that has passed through 2 is measured by the photodetector 18. On the other hand, the redirected laser light 26
The light enters the focus lens 6. The laser light 26 emitted from the focus lens 6 is changed in its direction by galvanometer mirrors 8 and 10 as deflectors, passes through the fθ lens 12, and is incident on the photocurable liquid in the container 14. Have been. Further, the AOM 4, the focus lens 6, and the galvanometer mirrors 8 and 10 are controlled by the control device 16, and the light intensity detected by the photodetector 18 is transmitted to the control device 16 as a signal. .

【0015】AOM 4は、光硬化性液に照射するレーザ光
の光強度及び照射時間を制御する機能を有する。すなわ
ち、AOM 4は、入射されたレーザ光を変調し、直進する
0 次光と、僅かに偏向した1次光に分解する。1 次光は
0 次光に対して僅かに偏向しているので、この分解され
た光のどちらかの成分をスリットにより遮断することに
より、AOM 4から出射する光を0 次光または1 次光のみ
とすることができる。したがって、AOM 4に印加する超
音波の電圧を変化させることにより、0次光と、1 次光
の比率を変化させ、AOM 4から出射する光の光強度を変
えることができる。また、AOM 4に印加する電圧を調整
し、AOM 4で分解されるレーザ光を0 次光または1 次光
のみとすることにより、AOM 4をレーザ光が透過したり
透過しなかったりすることができる。したがって、AOM
4は、シャッタリング装置としての機能を有し、印加さ
れる電圧を切り替えることによりAOM 4を光が透過する
時間を制御することができ、その結果、光硬化性液にレ
ーザ光が照射される時間を制御することができる。した
がって、AOM4は、レーザ光の光強度及び照射時間を
変更することができるので、光硬化性液に照射される光
のエネルギー量を制御することができる。すなわち、A
OM4が光エネルギー制御手段に相当する。なお、光エ
ネルギー制御手段として、EOM (電気光学式光変調器)
も同様の機能を果たすことができる。このように、AO
M4は、レーザ光の光強度及び照射時間を制御する機能
を有するが、本実施形態では、透過率は100%か0%
(シャッタ全開又は全閉)とし、照射時間のみを制御し
ている。
The AOM 4 has a function of controlling the light intensity and the irradiation time of the laser light applied to the photocurable liquid. That is, the AOM 4 modulates the incident laser light and goes straight.
It decomposes into zero-order light and slightly deflected primary light. The primary light is
Since the light is slightly deflected with respect to the 0th-order light, either component of this decomposed light is cut off by the slit so that the light emitted from the AOM 4 becomes only the 0th-order light or the 1st-order light. Can be. Therefore, by changing the voltage of the ultrasonic wave applied to the AOM 4, the ratio of the zero-order light to the primary light can be changed, and the light intensity of the light emitted from the AOM 4 can be changed. Also, by adjusting the voltage applied to the AOM 4 so that the laser light decomposed by the AOM 4 is only the 0th-order light or the 1st-order light, the laser light may or may not pass through the AOM4. it can. Therefore, AOM
4 has a function as a shuttering device, and can control a time for transmitting light through the AOM 4 by switching an applied voltage, and as a result, the photocurable liquid is irradiated with laser light. Time can be controlled. Therefore, since the AOM 4 can change the light intensity and irradiation time of the laser light, the AOM 4 can control the energy amount of light irradiated on the photocurable liquid. That is, A
OM4 corresponds to light energy control means. In addition, EOM (Electro-Optical Light Modulator)
Can perform a similar function. Thus, AO
M4 has a function of controlling the light intensity and irradiation time of the laser beam. In the present embodiment, the transmittance is 100% or 0%.
(Shutter fully open or fully closed), and only the irradiation time is controlled.

【0016】半透過ミラー22は、レーザ発振器2から
出射したレーザ光26のうち、数%程度を透過するよう
に調整されている。この透過されたレーザ光27は、光
検出器18で、その光強度が検出される。光検出器18
は、造形物の造形開始から造形が終了するまでの、光強
度を常時計測する。これは、レーザ発振器2はその出力
が時間的に漸減するものであり、また、AOM 4の透過率
も時間と共に変化する。したがって、光検出器18で、
AOM 4を透過したレーザ光の光強度を測定し制御装置1
6に、その情報を伝達する。制御装置16は、AOM 4を
透過するレーザ光の時間を制御すること、すなわち、光
硬化性液に照射されるレーザ光の照射時間を制御するこ
とによりこの変化分を補償するのである。なお、この変
化分を補償する方法として、レーザ発振器の出力を一定
にする機構を持つレーザ発振器を使用する方法もある
が、レーザ発振器が高価になるという欠点がある。ま
た、レーザ発振器としてこのようなものを使用しても、
AOM 4の透過率が時間的に変化した場合には対応できな
い。また、反射ミラー20を半透過ミラーとし、この場
所で光強度を測定することもできる。この場合は、AO
M4の経時変化は補償できないが、AOM4がレーザ光
を透過しない場合も、レーザ発振器から出射されるレー
ザ光の光強度を測定できるのでより正確にレーザ発振器
の経時変化を補償できる。
The semi-transmissive mirror 22 is adjusted to transmit about several percent of the laser light 26 emitted from the laser oscillator 2. The light intensity of the transmitted laser light 27 is detected by the photodetector 18. Photodetector 18
Measures the light intensity from the start of modeling to the end of modeling. This is because the output of the laser oscillator 2 gradually decreases with time, and the transmittance of the AOM 4 also changes with time. Therefore, at the photodetector 18,
The controller 1 measures the light intensity of the laser light transmitted through the AOM 4
6 and the information is transmitted. The control device 16 compensates for this change by controlling the time of the laser light passing through the AOM 4, that is, controlling the irradiation time of the laser light applied to the photocurable liquid. As a method of compensating for this change, there is a method of using a laser oscillator having a mechanism for keeping the output of the laser oscillator constant, but there is a disadvantage that the laser oscillator becomes expensive. Also, even if such a thing is used as a laser oscillator,
A case where the transmittance of AOM 4 changes with time cannot be handled. Further, the reflection mirror 20 can be a semi-transmissive mirror, and the light intensity can be measured at this location. In this case, AO
Although the change over time of M4 cannot be compensated, even when the AOM 4 does not transmit laser light, the light intensity of the laser light emitted from the laser oscillator can be measured, so that the change over time of the laser oscillator can be compensated more accurately.

【0017】フォーカスレンズ6は、レーザ発振器2で
出射したレーザ光26が容器14に入った光硬化性液の
液面上に所定のレーザフォーカス径で照射されるように
調整するものである。すなわち、ガルバノメーターミラ
ー8,10のミラーの角度が変化してレーザ光が照射さ
れる位置が変化すると、レーザ発振器2から光硬化性液
までの光路長が変化する。したがって、その変化分をフ
ォーカスレンズ6で補正する。また、本実施形態では、
照射されるレーザ光26のレーザフォーカス径を可変と
しているので、このフォーカスレンズ6により、レーザ
フォーカス径が制御される。レーザ光のレーザフォーカ
ス径は、硬化される光硬化性液の形状を決定する重要な
要因となる。すなわち、レーザフォーカス径を大きくす
るとピーク強度が低くなり、硬化幅が大きくなる一方で
硬化深度は小さくなる。したがって、レーザフォーカス
径を制御することにより、造形物の形状に合せた硬化形
状とすることができる。
The focus lens 6 adjusts the laser beam 26 emitted from the laser oscillator 2 so as to irradiate the surface of the photocurable liquid in the container 14 with a predetermined laser focus diameter. That is, when the angle of the mirrors of the galvanometer mirrors 8 and 10 changes and the position irradiated with the laser light changes, the optical path length from the laser oscillator 2 to the photocurable liquid changes. Therefore, the change is corrected by the focus lens 6. In the present embodiment,
Since the laser focus diameter of the irradiated laser beam 26 is variable, the focus lens 6 controls the laser focus diameter. The laser focus diameter of the laser beam is an important factor that determines the shape of the photocurable liquid to be cured. That is, when the laser focus diameter is increased, the peak intensity decreases, and the curing width increases, while the curing depth decreases. Therefore, by controlling the laser focus diameter, it is possible to obtain a cured shape that matches the shape of the modeled object.

【0018】ガルバノメーターミラー8,10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。すなわち、モータが回転することにより、偏向ミラ
ーが回転し、レーザ光に対する入射角度が変更される。
したがって、偏向ミラーの回転角を変えることにより、
光硬化性液面上のレーザ光が照射される位置を変更する
ことができる。本実施の形態では、ガルバノメーターミ
ラー8でY 方向の、ガルバノメーターミラー10でX 方
向の照射位置を変えることができる。したがって、本実
施形態では、ガルバノメーターミラー8,10が、照射
位置制御手段となる。なお、ガルバノメーターミラー8
の偏向ミラーの角度を変えずに、ガルバノメーターミラ
ー10の角度を回動することにより、光硬化性液の液面
上でレーザ光をX 方向に走査することができる。逆に、
ガルバノメーターミラー10の偏向ミラーの角度を変え
ずに、ガルバノメーターミラー8の角度を回動すること
により、光硬化性液の液面上でレーザ光をY方向に走査
することができる。
Each of the galvanometer mirrors 8 and 10 comprises a deflecting mirror and a motor for rotating the deflecting mirror. That is, when the motor rotates, the deflection mirror rotates, and the incident angle with respect to the laser beam is changed.
Therefore, by changing the rotation angle of the deflecting mirror,
The position where the laser beam is irradiated on the photocurable liquid surface can be changed. In the present embodiment, the irradiation position in the Y direction can be changed by the galvanometer mirror 8 and the irradiation position in the X direction can be changed by the galvanometer mirror 10. Therefore, in the present embodiment, the galvanometer mirrors 8 and 10 serve as irradiation position control means. In addition, galvanometer mirror 8
By rotating the angle of the galvanometer mirror 10 without changing the angle of the deflecting mirror, the laser beam can be scanned in the X direction on the surface of the photocurable liquid. vice versa,
By rotating the angle of the galvanometer mirror 8 without changing the angle of the deflecting mirror of the galvanometer mirror 10, laser light can be scanned in the Y direction on the liquid surface of the photocurable liquid.

【0019】fθレンズ12は、数枚のレンズが組み合
わされて構成されたもので、光硬化性液の液面上の全面
にわたって均一なレーザフォーカス径で集光するための
ものである。
The fθ lens 12 is formed by combining several lenses, and is for condensing light with a uniform laser focus diameter over the entire surface of the photocurable liquid.

【0020】容器14は、その内部に光硬化性液液が入
れられており、この光硬化性液に所定の光エネルギー量
以上の光が照射されることにより、光硬化性液が硬化す
る。また、容器14内には、造形物24を支持するテー
ブル15が配設されている。このテーブル15は、液面
の高さを検知する図示省略した高精度距離センサーの値
に基づき、液面からの深さが調整されるようになってい
る。
The container 14 contains a photo-curable liquid, and the photo-curable liquid is cured by irradiating the photo-curable liquid with light having a predetermined light energy or more. Further, a table 15 for supporting the modeled object 24 is provided in the container 14. The depth of the table 15 from the liquid level is adjusted based on the value of a high-precision distance sensor (not shown) that detects the height of the liquid level.

【0021】次に、制御装置16の構成について、図2
に基づいて説明する。制御装置16は、一般的なコンピ
ュータにより構成されるもので、ROM等に記憶されて
いるプログラムを適宜呼び出し、各種ファイル等に記憶
されているデータを処理し、各デバイスを制御するため
の信号を各デバイスに送信する。具体的には、造形希望
形状の3次元データ等から後述する各種データ処理を行
うデータ処理部30と、データ処理部30で処理された
データに基づいてAOM 4やガルバノメーターミラー8,
10等の各デバイスに制御信号を送信する制御部31と
を有する。
Next, the configuration of the control device 16 will be described with reference to FIG.
It will be described based on. The control device 16 is configured by a general computer, appropriately calls a program stored in a ROM or the like, processes data stored in various files or the like, and generates a signal for controlling each device. Send to each device. More specifically, a data processing unit 30 that performs various types of data processing, which will be described later, from three-dimensional data or the like of a desired shape to be formed, and an AOM 4 or a galvanometer mirror 8 based on the data processed by the data processing unit 30.
And a control unit 31 for transmitting a control signal to each device such as 10.

【0022】データ処理部30は、造形希望形状の3次
元データが格納された立体造形データ格納手段32と、
レーザ光が照射される照射点を決定する照射点決定手段
34と、ガルバノメーターミラー8,10の反射効率を
決定する反射効率決定手段35と、照射時間を決定する
照射時間決定手段36とを有する。
The data processing unit 30 includes a three-dimensional modeling data storage unit 32 in which three-dimensional data of a desired shape is stored;
It has an irradiation point determining means 34 for determining an irradiation point to be irradiated with laser light, a reflection efficiency determining means 35 for determining the reflection efficiency of the galvanometer mirrors 8 and 10, and an irradiation time determining means 36 for determining an irradiation time. .

【0023】立体造形データ格納手段32は、図示省略
した立体形状プログラミング装置、例えば、いわゆるCA
D に接続されている。そして、この立体形状プログラミ
ング装置でプログラミングされた造形物の立体形状デー
タが、立体造形データ格納手段32に送られ、格納され
る。この立体形状データから、造形希望形状を複数の層
にスライスした各断面の二次元形状データを求めること
ができ、各断面で硬化すべき光硬化性液の領域が決定で
きる。
The three-dimensional model data storage means 32 is a three-dimensional model programming device (not shown), for example, a so-called CA.
Connected to D. Then, the three-dimensional shape data of the three-dimensional object programmed by the three-dimensional shape programming device is sent to and stored in the three-dimensional object data storage unit 32. From this three-dimensional shape data, two-dimensional shape data of each section obtained by slicing the desired shape into a plurality of layers can be obtained, and the region of the photocurable liquid to be cured in each section can be determined.

【0024】照射点決定手段34は、立体造形データ格
納手段32に格納されているデータと、オペレータによ
り適宜選択されたレーザフォーカス径に基づいてレーザ
光が照射される照射点を決定する。ここで、レーザフォ
ーカス径とは、レーザ光が照射される範囲であり、ビー
ムスポットの径である。具体的な手順について、図3、
図4に基づいて、以下に説明する。まず、各断面で硬化
しなければならない領域を、立体造形データ格納手段3
2に格納されている形状データから決定する。次に、隣
り合う照射点間のピッチpを決定する。図3は、照射点
とレーザフォーカス径との関係を示す図面である。図3
において、点O 、O ‘は照射点を表し、点O 、O ‘を囲
む円は、各照射点O 、O ‘を照射する際のレーザ光のレ
ーザフォーカス径を表す。したがって、二つの円が重な
っているということは、隣接する照射点O 、O ‘に照射
されるレーザ光が、重なり合うことを示す。このように
隣り合う照射点に照射されるレーザ光のレーザフォーカ
ス径が重なり合うのは、隣り合う照射点間に存在する光
硬化性液を切れ目なく硬化するためである。なぜなら、
レーザ光の光強度は、照射点(中心)で一番高く、照射
点から離れるにしたがって低くなる。このため、レーザ
光の中心から離れるにしたがって光硬化性液に入射する
エネルギー量が減り、レーザ光は照射されていても硬化
しない部分が生じるからである。図3において、レーザ
フォーカス径をdとし、重なり合う幅をrとすると、一
般的にr/dの値を0.3〜0.5の範囲となるよう
に、隣り合う照射点間のピッチpが決定される。但し、
造形希望形状の精度が高く要求される場合(断面の厚み
を薄くしなければならない場合)には、一回の照射によ
り硬化する光硬化性液の幅(硬化幅)と、深さ(硬化深
度)を小さくする必要がある。したがって、照射時間を
短くし、硬化する光硬化性液の幅を小さくする。幅が小
さくなるために、照射点間のピッチpも、さらに小さく
なる。すなわち、r/dの値が0.5以上となる。逆
に、造形希望形状の精度があまり要求されない場合(断
面の厚みを厚くできる場合)、レーザ光の照射時間を長
くし、一回の照射による硬化幅及び硬化深度を大きくす
ることができる。したがって、硬化する光硬化性液の幅
を大きくするのに合せて、照射点間のピッチpも大きく
なる。すなわち、r/dの値が0.3以下となる。した
がって、硬化させる厚み(断面の厚み)とレーザフォー
カス径により、照射時間が決定され、照射時間が決まれ
ば硬化する幅も決定でき、その硬化幅からr/dの値
(照射点間のピッチ)が決定できる。
The irradiation point determining means 34 determines an irradiation point to be irradiated with laser light based on the data stored in the three-dimensional printing data storage means 32 and the laser focus diameter appropriately selected by the operator. Here, the laser focus diameter is a range irradiated with laser light, and is a diameter of a beam spot. For the specific procedure, see FIG.
This will be described below with reference to FIG. First, the area that must be cured in each section is stored in the three-dimensional modeling data storage unit 3.
2 is determined from the shape data stored in. Next, a pitch p between adjacent irradiation points is determined. FIG. 3 is a drawing showing the relationship between the irradiation point and the laser focus diameter. FIG.
, Points O 1, O ′ represent irradiation points, and circles surrounding the points O 1, O ′ represent laser focus diameters of laser light when irradiating the irradiation points O 1, O ′. Therefore, the overlapping of the two circles indicates that the laser beams applied to the adjacent irradiation points O 1 and O ′ overlap. The reason why the laser focus diameters of the laser beams applied to the adjacent irradiation points overlap each other is that the photocurable liquid existing between the adjacent irradiation points is cured without interruption. Because
The light intensity of the laser light is highest at the irradiation point (center) and decreases as the distance from the irradiation point increases. Therefore, as the distance from the center of the laser beam increases, the amount of energy incident on the photocurable liquid decreases, and a portion that does not cure even when irradiated with the laser beam occurs. In FIG. 3, when the laser focus diameter is d and the overlapping width is r, the pitch p between the adjacent irradiation points is generally set so that the value of r / d is in the range of 0.3 to 0.5. It is determined. However,
If the accuracy of the desired shape is required to be high (when the thickness of the cross section must be reduced), the width (curing width) and depth (curing depth) of the photocurable liquid that is cured by a single irradiation ) Needs to be smaller. Therefore, the irradiation time is shortened, and the width of the photocurable liquid to be cured is reduced. Since the width is reduced, the pitch p between the irradiation points is further reduced. That is, the value of r / d is 0.5 or more. Conversely, when the precision of the desired shape is not so required (when the thickness of the cross section can be increased), the irradiation time of the laser beam can be lengthened, and the curing width and curing depth by one irradiation can be increased. Therefore, as the width of the photocurable liquid to be cured increases, the pitch p between the irradiation points also increases. That is, the value of r / d is 0.3 or less. Therefore, the irradiation time is determined by the thickness to be cured (cross-section thickness) and the laser focus diameter, and if the irradiation time is determined, the curing width can also be determined. Can be determined.

【0025】次に、上述した過程により決定した照射点
間のピッチpと、硬化しなければならない領域の形状デ
ータから、その領域全体を隙間なく硬化させるための照
射点の座標を決定する。この過程を、図4(a)に示す
XY平面上で、境界線50、51により区切られた領域
を硬化する場合を例に説明する。ここで、照射点間のピ
ッチをpとする。まず、硬化する領域を、x軸に平行な
直線でスライスした各領域52,53,54に分ける。
次に、領域52内の照射点Aの座標を決定する。境界線
50のy座標と1回の照射により硬化する光硬化性液の
幅から、領域52内の照射点A のy座標が決定できる。
すなわち、境界線50のy座標の値に、1回の照射によ
り硬化する光硬化性液の幅を足した値が、点A のy 座標
となる。同様に、境界線51のx座標と1回の照射によ
り硬化する光硬化性液の幅から、領域52内の照射点A
のx座標が決定できる。点Aの座標が決まれば、各照射
点間のピッチはpであるので順次、点B、点Cの座標が
決定できる。また、領域53内の照射点のy座標は、領
域52内の照射点のy座標にピッチpを加えたものなの
で、点Dのy座標が決定できる。以下同様に、点D、
E、Fの座標が決定できる。領域54内の照射点につい
ても同様の手順で決定できる。
Next, from the pitch p between the irradiation points determined by the above-described process and the shape data of the region to be cured, the coordinates of the irradiation point for curing the entire region without any gap are determined. This process will be described by taking as an example a case where the area demarcated by the boundary lines 50 and 51 is cured on the XY plane shown in FIG. Here, the pitch between the irradiation points is p. First, the region to be cured is divided into regions 52, 53, and 54 sliced by a straight line parallel to the x-axis.
Next, the coordinates of the irradiation point A in the area 52 are determined. The y coordinate of the irradiation point A in the region 52 can be determined from the y coordinate of the boundary line 50 and the width of the photocurable liquid that is cured by one irradiation.
That is, the value obtained by adding the value of the y-coordinate of the boundary 50 to the width of the photocurable liquid that is cured by one irradiation is the y-coordinate of the point A. Similarly, from the x coordinate of the boundary line 51 and the width of the photocurable liquid that is cured by one irradiation, the irradiation point A in the region 52 is determined.
Can be determined. When the coordinates of the point A are determined, the pitch between the irradiation points is p, so that the coordinates of the point B and the point C can be sequentially determined. Since the y coordinate of the irradiation point in the area 53 is obtained by adding the pitch p to the y coordinate of the irradiation point in the area 52, the y coordinate of the point D can be determined. Similarly, point D,
The coordinates of E and F can be determined. The irradiation point in the area 54 can be determined in the same procedure.

【0026】なお、図4(a)では、各領域52,5
3,54における照射点のx座標(例えば、点A,D,
Gのx座標)は同一の値としたが、図4(b)のよう
に、各領域における照射点のx座標をx方向にp/2だ
けずれるようにしてもよい。図4(a)に示す照射パタ
ーンで各照射点に照射した場合、例えば点A,B,D,
Eで囲まれた領域には、上述したr/dの値により異な
るが、重複して4回レーザ光が照射される部分がある。
このような部分は、他の部分に比較して硬化深度が深く
なりすぎるという問題が生じる。しかしながら、図8
(b)の場合は、重複してレーザが照射される回数が3
回となり、このような問題が緩和される。
In FIG. 4A, each area 52, 5
The x-coordinate of the irradiation point at 3, 54 (eg, points A, D,
The x-coordinate of G has the same value, but the x-coordinate of the irradiation point in each region may be shifted by p / 2 in the x-direction, as shown in FIG. When each irradiation point is irradiated with the irradiation pattern shown in FIG. 4A, for example, points A, B, D,
In the region surrounded by E, there is a portion where the laser light is irradiated four times in an overlapping manner, although it differs depending on the value of r / d described above.
In such a portion, there is a problem that the curing depth becomes too deep as compared with other portions. However, FIG.
In the case of (b), the number of times of laser irradiation is 3
Times, such problems are alleviated.

【0027】また、上述した方法では、硬化する領域を
x軸に平行な直線でスライスした各領域52,53,5
4に分けて照射点を決定したが、硬化する領域をy 軸に
平行な直線でスライスして照射点を決定してもよい。ま
た、従来のレーザ光を走査して造形する方法においてレ
ーザ光を走査する走査線上に、照射点を決定しても良
い。この方法では、従来と同じ方法で走査線を決定し、
その走査線の両端の最も境界線に近い2点の座標を決
め、残りの照射点を決定すれば良い。この方法によれ
ば、従来の方法をそのまま転用することができ、ソフト
ウェア開発の短縮が図れる。
In the above-described method, each of the regions 52, 53, 5 obtained by slicing the region to be cured by a straight line parallel to the x-axis.
Although the irradiation point is determined in four steps, the irradiation point may be determined by slicing a region to be cured by a straight line parallel to the y-axis. Further, the irradiation point may be determined on a scanning line on which the laser beam is scanned in the conventional method of forming a shape by scanning the laser beam. In this method, scan lines are determined in the same manner as before,
The coordinates of the two points closest to the boundary at both ends of the scanning line may be determined, and the remaining irradiation points may be determined. According to this method, the conventional method can be diverted as it is, and software development can be shortened.

【0028】反射効率決定手段35は、照射点決定手段
34で決定された照射点のXY座標から、ガルバノメータ
ーミラー8,10の反射効率を計算する。以下、図5 、
図6に基づき、照射点と反射効率の関係を説明する。こ
こで、図5は、レーザ光28がガルバノメーターミラー
8,10に、入射され偏向される様子を模式的に表した
図である。図6は、反射効率ηと入射角θとの関係を表
す。図1 に示す光造形装置では、レーザ光26が照射さ
れる位置は、ガルバノメータミラー8,10のミラー角
度を変えることにより制御している。図5(a)、図5
(b)、図5 (c)に示すようにガルバノメータミラー
8,10のミラーの角度が変われば、レーザ光26のガ
ルバノメータミラー8,10への入射角が変わる。した
がって、照射点が異なれば、ガルバノメーターミラー
8,10へのレーザ光26の入射角も異なることとな
る。したがって、照射点が決定されれば、ガルバノメー
ターミラー8,10のミラー角度が決定できるので、各
照射点にレーザ光26を照射する際のレーザ光26の入
射角が演算できる。また、ガルバノメータミラー8,1
0に入射したレーザ光は、その全てが反射させられるわ
けではなく、入射したレーザ光のうち数%が消失する。
このガルバノメーターミラーで反射する割合(反射効
率)は、図6に示すように、ガルバノメーターミラー
8,10へのレーザ光26の入射角により99.9〜9
7%程度の差が生じる。したがって、照射点が決まれば
レーザ光のガルバノメータミラー8,10への入射角が
決定でき、反射効率も決定できる。
The reflection efficiency determining means 35 calculates the reflection efficiency of the galvanometer mirrors 8 and 10 from the XY coordinates of the irradiation point determined by the irradiation point determining means 34. Hereinafter, FIG.
The relationship between the irradiation point and the reflection efficiency will be described based on FIG. Here, FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which the laser beam 28 is incident on the galvanometer mirrors 8 and 10 and is deflected. FIG. 6 shows the relationship between the reflection efficiency η and the incident angle θ. In the optical shaping apparatus shown in FIG. 1, the irradiation position of the laser beam 26 is controlled by changing the mirror angles of the galvanometer mirrors 8 and 10. FIG. 5 (a), FIG.
If the angle of the galvanometer mirrors 8 and 10 changes as shown in FIG. 5B and FIG. 5C, the angle of incidence of the laser beam 26 on the galvanometer mirrors 8 and 10 changes. Therefore, if the irradiation points are different, the incident angles of the laser light 26 on the galvanometer mirrors 8 and 10 will also be different. Therefore, if the irradiation point is determined, the mirror angle of the galvanometer mirrors 8 and 10 can be determined, and the incident angle of the laser beam 26 when the laser beam 26 is irradiated to each irradiation point can be calculated. In addition, galvanometer mirrors 8, 1
Not all of the laser light incident on 0 is reflected, and several percent of the incident laser light disappears.
As shown in FIG. 6, the ratio of reflection by the galvanometer mirror (reflection efficiency) varies from 99.9 to 9 depending on the angle of incidence of the laser beam 26 on the galvanometer mirrors 8 and 10.
A difference of about 7% occurs. Therefore, if the irradiation point is determined, the angle of incidence of the laser beam on the galvanometer mirrors 8 and 10 can be determined, and the reflection efficiency can be determined.

【0029】照射時間決定手段36は、各照射点におけ
る照射時間を決定する。具体的には、まず、ガルバノメ
ーターミラーの反射効率が100%として、オペレータ
ーにより選択されたレーザフォーカス径と、硬化させる
光硬化性液の厚みから、基準となる照射時間を決定す
る。次に、反射効率決定手段35で求められたガルバノ
メーターミラー8、10の反射効率を考慮して、実際の
照射時間を計算する。例えば、反射効率が98%であれ
ば、照射時間を100/98倍とするのである。また、
レーザ発振器2は、時間と共にその出力が変化し、ま
た、AOM4も時間と共にその透過率が変化する。した
がって、レーザ発振器2から照射されAOM4を通過し
た光が、時間の経過と共にその光強度が変化した場合に
は、光検出器18でこの変化を検出し、この変化分を補
正して照射時間を決定する。例えば、光検出器18で検
出したレーザ光の光強度が2%低下した場合、照射時間
を100/98倍とするのである。このように、照射時
間決定手段36は、各照射点毎にレーザ光26の光強度
の経時変化と、照射点が変わることによる反射効率の変
化分を補正して照射時間を決定する。
The irradiation time determining means 36 determines the irradiation time at each irradiation point. Specifically, first, assuming that the reflection efficiency of the galvanometer mirror is 100%, a reference irradiation time is determined from the laser focus diameter selected by the operator and the thickness of the photocurable liquid to be cured. Next, the actual irradiation time is calculated in consideration of the reflection efficiencies of the galvanometer mirrors 8 and 10 obtained by the reflection efficiency determining means 35. For example, if the reflection efficiency is 98%, the irradiation time is set to 100/98 times. Also,
The output of the laser oscillator 2 changes with time, and the transmittance of the AOM 4 also changes with time. Therefore, when the light intensity emitted from the laser oscillator 2 and passed through the AOM 4 changes with the elapse of time, the light detector 18 detects this change, corrects the change, and reduces the irradiation time. decide. For example, when the light intensity of the laser beam detected by the photodetector 18 is reduced by 2%, the irradiation time is set to 100/98 times. As described above, the irradiation time determination unit 36 determines the irradiation time by correcting the temporal change of the light intensity of the laser beam 26 and the change of the reflection efficiency due to the change of the irradiation point for each irradiation point.

【0030】制御部31は、容器14内のテーブル15
の液面からの位置を制御するための信号を送信するテー
ブル位置制部37と、照射点決定手段34で決定された
各照射点にレーザ光が照射されるように、ガルバノメー
ターミラー8,10の回転角を制御するための信号を送
信するガルバノメーターミラー制御部38と、照射点決
定手段34で決定された各照射点に、所定のレーザフォ
ーカス径でレーザ光が照射されるようにフォーカスレン
ズ6を制御するための信号を送信するフォーカスレンズ
制御部39と、照射時間決定手段36で決定された照射
時間レーザ光を照射するためにAOM 4を制御するための
信号を送信するAOM 制御部とを有する。
The controller 31 controls the table 15 in the container 14
A table position control unit 37 for transmitting a signal for controlling the position of the laser beam from the liquid surface, and galvanometer mirrors 8 and 10 so that the laser light is applied to each of the irradiation points determined by the irradiation point determination unit 34. A galvanometer mirror control unit 38 for transmitting a signal for controlling the rotation angle of the lens, and a focusing lens so that each of the irradiation points determined by the irradiation point determining means 34 is irradiated with a laser beam with a predetermined laser focus diameter. A focus lens control unit 39 for transmitting a signal for controlling the AOM 6; and an AOM control unit for transmitting a signal for controlling the AOM 4 for irradiating the laser light for the irradiation time determined by the irradiation time determining means 36. Having.

【0031】次に、この図1に示す、光造形装置を用い
て造形物24を造形する際の、光造形装置の動作につい
て説明する。ここで、光造形装置では、造形希望形状を
複数の層にスライスし、このスライスされた各層を硬化
し、この硬化層を積み重ねることにより希望形状を造形
する。各層を積み重ねて造形する手順は既存の手順と同
様に行うことができるので、以後は、各断面を造形する
際の手順を中心に説明する。
Next, the operation of the optical shaping apparatus when forming the modeled object 24 using the optical shaping apparatus shown in FIG. 1 will be described. Here, in the optical shaping apparatus, a desired shape is sliced into a plurality of layers, each sliced layer is cured, and the cured layers are stacked to form a desired shape. The procedure of stacking and forming each layer can be performed in the same manner as the existing procedure, and hence the following description will focus on the procedure for forming each section.

【0032】まず、一つの断面を硬化させる際の手順
を、図7、図8に基づいて説明する。図7は、各照射点
に光が照射されることにより硬化される形状を重ね合わ
せて表現したものである。図7で示すように、本実施形
態では、造形物の外周領域60と、その内部領域62と
では、照射されるレーザ光のレーザフォーカス径を変え
ている。これは、外周領域は、形状精度に直接関係する
ため、レーザフォーカス径を小さくし一回の照射により
硬化される形状64の硬化幅を小さくする必要がある。
これに対して、内部領域はそれほど形状精度が要らない
と考えられるので、レーザフォーカス径を大きくし一回
の照射により硬化される形状66の硬化幅を大きくす
る。このことにより、内部領域62での照射点の数を減
らし、造形時間の短縮を図ることができる。
First, the procedure for curing one section will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a representation in which shapes that are cured by irradiating each irradiation point with light are superimposed. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the laser focus diameter of the laser light to be irradiated is changed between the outer peripheral region 60 of the modeled object and the inner region 62 thereof. This is because the outer peripheral area is directly related to the shape accuracy, so it is necessary to reduce the laser focus diameter and the curing width of the shape 64 cured by one irradiation.
On the other hand, since it is considered that the internal region does not require much shape accuracy, the laser focus diameter is increased and the curing width of the shape 66 cured by one irradiation is increased. Thus, the number of irradiation points in the internal region 62 can be reduced, and the molding time can be reduced.

【0033】図8は、各断面を硬化する際のフローチャ
ートである。まず、その断面で硬化する領域を、1又は
複数の領域に分割する(S1)。図7の場合では、造形
物の外周領域60と、内部領域62に分割する。この分
割は、オペレーターが、図示省略した入力装置から、制
御装置16に入力することにより行われる。次に、S1
で分割された領域のうちの一つを選択する(S2)。図
7の場合は、造形物の外周領域60又は内部領域62の
どちらかが選択される。この選択は、オペレーター自身
が入力することにより選択するようにしても良いし、プ
ログラムにより自動的に選択するようにしても良い。次
に、S2で選択された領域において、照射されるレーザ
光のレーザフォーカス径を決定する(S3)。レーザフ
ォーカス径は、オペレータが図示省略した入力装置から
制御装置16に入力することにより設定され、図7の場
合では外周領域60と、内部領域62とでは異なる値が
設定される。レーザフォーカス径が設定されると、選択
された領域内の照射点が照射点決定手段34において、
上述した手順で決定される(S4)。
FIG. 8 is a flowchart for curing each section. First, a region to be cured in the cross section is divided into one or a plurality of regions (S1). In the case of FIG. 7, the object is divided into an outer peripheral area 60 and an inner area 62. This division is performed by an operator inputting data to the control device 16 from an input device (not shown). Next, S1
One of the areas divided by is selected (S2). In the case of FIG. 7, either the outer peripheral area 60 or the inner area 62 of the modeled object is selected. This selection may be made by inputting by the operator himself or automatically by a program. Next, in the region selected in S2, the laser focus diameter of the laser beam to be irradiated is determined (S3). The laser focus diameter is set by an operator inputting to the control device 16 from an input device (not shown). In the case of FIG. 7, different values are set for the outer peripheral area 60 and the inner area 62. When the laser focus diameter is set, the irradiation point in the selected area is determined by the irradiation point determination unit 34.
It is determined by the above-described procedure (S4).

【0034】照射点が決定されると、その照射点のうち
の一点が選択される(S5)。次に、選択された照射点
にレーザ光が照射されるように、ガルバノメーターミラ
ー8,10の角度調整が行われる(S6)。このとき、
あわせて、S3で決定されたレーザフォーカス径でレー
ザ光が光硬化性液に照射されるようにフォーカスレンズ
6が調整(制御)される。ガルバノメーターミラー8,
10及びフォーカスレンズ6の調整が終わると、S6で
位置合わせした照射点の照射時間が照射時間決定手段3
6において決定される(S7)。本実施形態では、S6
の後にS7を行ったが、S6の前にS7を行っても良い
し、同時に行っても良い。照射時間が決定できたらS5
で位置合わせを行った照射点に、S6で決定した照射時
間の間、レーザ光を照射する(S8)。ここで、照射時
間は、AOM4を制御することにより行われる。これに
より、その照射点を中心に、所定の範囲内の光硬化性液
が硬化される。図7の場合では、外周領域60では、6
4で示した形状が硬化され、内部領域62では66で示
した形状が硬化される。照射が終わると、S2で選択さ
れた領域内で照射されていない照射点があるかどうかが
判断され(S9)、照射されていない照射点がある場合
は、S5〜S9までのステップを順次繰り返すことにな
る。
When the irradiation point is determined, one of the irradiation points is selected (S5). Next, the angles of the galvanometer mirrors 8 and 10 are adjusted so that the selected irradiation point is irradiated with the laser beam (S6). At this time,
At the same time, the focus lens 6 is adjusted (controlled) so that the laser beam is irradiated on the photocurable liquid with the laser focus diameter determined in S3. Galvanometer mirror 8,
After the adjustment of the focus lens 6 and the adjustment of the focus lens 6, the irradiation time of the irradiation point aligned in S6 is set to the irradiation time determination unit
6 (S7). In the present embodiment, S6
Was performed after S7, but S7 may be performed before S6 or may be performed simultaneously. Once the irradiation time is determined, S5
The laser beam is irradiated to the irradiation point that has been aligned in step S6 for the irradiation time determined in step S6 (S8). Here, the irradiation time is controlled by controlling the AOM 4. This cures the photocurable liquid within a predetermined range around the irradiation point. In the case of FIG.
The shape indicated by 4 is hardened, and the shape indicated by 66 is hardened in the inner region 62. When the irradiation is completed, it is determined whether there is an irradiation point that has not been irradiated in the area selected in S2 (S9). If there is an irradiation point that has not been irradiated, the steps from S5 to S9 are sequentially repeated. Will be.

【0035】この時(S5〜S9までの各ステップを繰
り返す時)の、図1に示す光造形装置の各デバイスの動
作を、外周領域60を造形する際の動作を例に、図9、
図10に基づいて説明する。図9の下段は、横軸に時間
経過、縦軸にレーザ光が照射される位置(ガルバノメー
ターミラーの角度)を表し、併せてその上段にAOM4
の開閉状態を示したものである。図10の下段は、図9
に示される照射により光硬化性液に照射される光エネル
ギーと、上段はその照射により硬化させられる光硬化性
液の形状を重ねて表したものである。本方法によれば、
まず、AOM4に印可する電圧を調整し、レーザ光がA
OM4を透過しない状態(シャッターを閉じた状態)
で、1番目の照射点にレーザ光が照射されるように、ガ
ルバノメーターミラー8,10の角度が調整される。こ
の際、同時にフォーカスレンズ6によりレーザフォーカ
ス径を所定のレーザフォーカス径に合わせる。次に、A
OM4に印可する電圧を変えレーザ発振器2から照射さ
れたレーザ光が所定時間t1の間AOM4を透過する状
態(シャッターを開けた状態)とし、光硬化性液にレー
ザ光を照射する。この所定時間t1は、S7で決定され
た時間である。ここで、S7で考慮される光検出器18
の光強度の値は、前の照射点に照射した時に、光検出器
18で検出した値である。各照射点に照射されるように
位置合わせが行われている間は、AOM4は光が透過し
ない状態だからである。なお、光検出器をAOM4の前
に設置すれば、照射する直前の値に基づき照射時間を決
定できるが、この場合には、AOM4の経時変化を補償
することができなくなる。1番目の照射点に、所定時間
t1の間照射したら、AOM4を閉じた状態とし、2番
目の照射点にレーザ光が照射されるように、ガルバノメ
ーターミラー8,10が調整される。以下、上述したよ
うに各デバイスが同様の操作を繰り返すこととなる。こ
のように造形すれば、AOM4が開いている間はガルバ
ノメータミラーは動作されていないため、各照射点に照
射される光エネルギー量は、AOM4のみにより制御さ
れる。したがって、AOM4は、他のデバイスと同期す
る必要がないため、各照射点に照射される光エネルギー
の量は図10の下段に示すように均一となる。照射され
る光エネルギー量が均一となることから、その硬化形状
も、図10の上段に示すように同一形状となる。したが
って、造形される造形物の精度も向上する。
At this time (when the steps S5 to S9 are repeated), the operation of each device of the optical molding apparatus shown in FIG.
A description will be given based on FIG. In the lower part of FIG. 9, the horizontal axis represents time passage, and the vertical axis represents the position (angle of the galvanometer mirror) where the laser beam is irradiated.
FIG. The lower part of FIG.
The light energy applied to the photocurable liquid by the irradiation shown in (1) and the shape of the photocurable liquid cured by the irradiation are shown in the upper part in an overlapping manner. According to the method,
First, the voltage applied to AOM4 is adjusted so that the laser light
OM4 does not transmit (shutter closed)
Then, the angles of the galvanometer mirrors 8 and 10 are adjusted so that the first irradiation point is irradiated with the laser beam. At this time, the laser focus diameter is simultaneously adjusted to a predetermined laser focus diameter by the focus lens 6. Next, A
The voltage applied to the OM 4 is changed so that the laser light emitted from the laser oscillator 2 passes through the AOM 4 for a predetermined time t1 (the shutter is opened), and the photocurable liquid is irradiated with the laser light. This predetermined time t1 is the time determined in S7. Here, the photodetector 18 considered in S7
Is the value detected by the photodetector 18 when irradiating the previous irradiation point. This is because the light is not transmitted through the AOM 4 while the position is adjusted so that each irradiation point is irradiated. In addition, if the photodetector is installed before the AOM 4, the irradiation time can be determined based on the value immediately before the irradiation, but in this case, it is not possible to compensate for the aging of the AOM 4. When the first irradiation point is irradiated for a predetermined time t1, the AOM 4 is closed, and the galvanometer mirrors 8, 10 are adjusted so that the second irradiation point is irradiated with the laser beam. Hereinafter, each device repeats the same operation as described above. With this shaping, the galvanometer mirror is not operated while the AOM 4 is open, so that the amount of light energy applied to each irradiation point is controlled only by the AOM 4. Therefore, since the AOM 4 does not need to be synchronized with another device, the amount of light energy applied to each irradiation point becomes uniform as shown in the lower part of FIG. Since the amount of light energy to be irradiated becomes uniform, the cured shape becomes the same as shown in the upper part of FIG. Therefore, the accuracy of the formed object is also improved.

【0036】選択された領域内で全ての照射点に照射が
完了したときには、次の工程(S10)に移る。S10
では、その断面で、分割された全ての領域に照射したか
どうかが判断される。全ての領域が照射されていない場
合は、照射されていない領域についてS2〜S9までの
ステップを繰り返す。図7の場合では、例えば外周領域
60についてまず照射を行い、次に内部領域62につい
て照射を行うのである。全ての領域について、照射が完
了するとその断面において硬化すべき領域が無くなった
ことになるから、その断面での照射を終了する。
When the irradiation has been completed for all the irradiation points in the selected area, the process proceeds to the next step (S10). S10
Then, it is determined whether or not all the divided areas have been irradiated on the cross section. If all the areas have not been irradiated, the steps from S2 to S9 are repeated for the non-irradiated areas. In the case of FIG. 7, for example, irradiation is first performed on the outer peripheral region 60, and then irradiation is performed on the inner region 62. When the irradiation is completed for all the regions, there is no longer any region to be cured in the cross section, and the irradiation in the cross section is terminated.

【0037】上述した手順により一つの断面の硬化が完
了すると、容器14内のテーブル15を所定の深さだけ
光硬化性液表面から沈めて、次の断面の硬化を行うので
ある。このように各断面の、硬化層を積み重ねて立体形
状を造形するのである。
When the curing of one section is completed by the above-described procedure, the table 15 in the container 14 is sunk from the surface of the photocurable liquid by a predetermined depth to cure the next section. In this way, the three-dimensional shape is formed by stacking the cured layers of each cross section.

【0038】このように、本実施形態に係る光造形方法
では、ガルバノメーターミラー8,10の角度制御及び
フォーカスレンズ6の制御と、照射時間の制御(AOM
4の制御)を別々に行うので、各デバイスを同期させる
必要がないため制御装置を簡単に且つ低コストで実現す
ることができる。また、光硬化性液に照射される光エネ
ルギー量は、レーザ発振器2の出力を一定(光強度一
定)とし、照射時間のみを制御(AOM4の制御)する
だけでよい。したがって、光硬化性液に照射されるエネ
ルギー量を任意の値に制御することが容易にでき、照射
される光エネルギー量を硬化させる領域全体に渡って均
一に照射できる。各照射点に照射される光エネルギー量
が同一の量となることから、1回の照射により硬化する
形状も同一形状となり、希望する硬化幅及び効果深度が
得られる。したがって、造形物の形状精度を上げること
ができる。特に、ガルバノメーターミラーは動的な制御
特性は良くないが、静的な位置精度はきわめて高く10
μm程度の位置精度を持つ。したがって、上述した方法
によれば、ガルバノメーターミラーが静止した状態でレ
ーザ光が照射されるため、正確な場所にレーザ光が照射
され造形物の形状精度が向上する。
As described above, in the optical shaping method according to the present embodiment, the angle control of the galvanometer mirrors 8 and 10, the control of the focus lens 6, and the control of the irradiation time (AOM)
4) is performed separately, so that it is not necessary to synchronize each device, so that the control device can be realized simply and at low cost. Further, the amount of light energy applied to the photocurable liquid only needs to keep the output of the laser oscillator 2 constant (light intensity constant) and control only the irradiation time (control of the AOM 4). Therefore, the amount of energy applied to the photocurable liquid can be easily controlled to an arbitrary value, and the amount of applied light energy can be uniformly applied over the entire region to be cured. Since the amount of light energy applied to each irradiation point is the same, the shape cured by one irradiation also has the same shape, and a desired curing width and desired effect depth can be obtained. Therefore, the shape accuracy of the modeled object can be improved. In particular, the galvanometer mirror has poor dynamic control characteristics, but has extremely high static position accuracy.
It has a position accuracy of about μm. Therefore, according to the above-described method, since the laser light is irradiated while the galvanometer mirror is stationary, the laser light is irradiated to an accurate location, and the shape accuracy of the object is improved.

【0039】また、上述した方法では、ガルバノメータ
ーミラーの反射効率の影響を考慮して、各点における照
射時間を変えているため、光硬化性液に照射する光エネ
ルギー量をより均一とすることができる。すなわち、従
来のレーザ光を走査する方法では、ガルバノメーターミ
ラーの角度が刻一刻と変化するため、各点におけるガル
バノメーターミラーの角度から反射効率を計算し、各点
における照射時間を制御することは現実的に困難であっ
た。しかし、上述した方法では、レーザ光が照射点に照
射されるようにガルバノメーターミラーの角度が調整さ
れた後に、レーザ光が照射されるため、照射点の座標か
ら予め反射効率を計算し、これを考慮して照射時間を決
定すれば良い。したがって、本方法によって、ガルバノ
メータミラーの反射効率を考慮することが可能となる。
また、上述した方法では、レーザ出力の経時変化及びA
OM4の透過率の経時変化を考慮することができる。従
来のレーザ光を走査する方法において、このような経時
変化を検出し、AOMにフィードバックして照射時間を
増減する方法も考えられるが、経時変化を検出してから
実際にAOMに指令が出されるまでには必ず時間遅れが
発生する。したがって、レーザ光を走査する方法では、
経時変化分が補償されないで照射された範囲が必ず存在
する。しかしながら、上述した方法によれば、ガルバノ
メーターミラーの角度調整が行われた後、レーザ光が照
射されるので、各照射点にレーザ光が照射される直前の
光強度に基づきこのような変化分を補償することができ
る。なお、上述した方法でも、前の照射点にレーザ光が
照射されてから、次の照射点に位置合わせが行われてい
る最中に、経時変化が現れた場合については、このよう
な経時変化は補償できない。しかしながら、実際にはこ
のような時間は短いため、実質的にレーザ出力の経時変
化及びAOM4の透過率の経時変化を補償することがで
きる。
In the above-described method, the irradiation time at each point is changed in consideration of the influence of the reflection efficiency of the galvanometer mirror, so that the amount of light energy applied to the photocurable liquid is made more uniform. Can be. That is, in the conventional method of scanning laser light, since the angle of the galvanometer mirror changes every moment, it is not possible to calculate the reflection efficiency from the angle of the galvanometer mirror at each point and control the irradiation time at each point. Realistically difficult. However, in the above-described method, since the laser light is irradiated after the angle of the galvanometer mirror is adjusted so that the laser light is irradiated to the irradiation point, the reflection efficiency is calculated in advance from the coordinates of the irradiation point, and May be determined in consideration of the irradiation time. Therefore, the present method makes it possible to consider the reflection efficiency of the galvanometer mirror.
In the method described above, the laser output changes with time and A
The change with time of the transmittance of OM4 can be considered. In a conventional method of scanning a laser beam, a method of detecting such a temporal change and feeding back to the AOM to increase or decrease the irradiation time may be considered, but a command is actually issued to the AOM after detecting the temporal change. By the time there is always a time delay. Therefore, in the method of scanning with laser light,
There is always a range irradiated without compensating for the change with time. However, according to the above-described method, since the laser beam is irradiated after the angle adjustment of the galvanometer mirror is performed, such a change amount based on the light intensity immediately before the irradiation of the laser beam at each irradiation point is performed. Can be compensated for. In the above-described method, even when the laser beam is irradiated to the previous irradiation point and the temporal change appears during the alignment of the next irradiation point, such a temporal change is caused. Cannot be compensated. However, since such time is short in practice, it is possible to substantially compensate for the change with time of the laser output and the change with time of the transmittance of the AOM 4.

【0040】なお、光硬化性液の硬化形状は、光硬化性
液に照射された光エネルギー量により決まる。したがっ
て、レーザ発振器の出力を一定(光強度一定)とすると
光硬化性液の硬化形状を設定するためのパラメーターと
しては、レーザのエネルギー分布、レーザフォーカス
径、照射時間がある。ここで、レーザのエネルギー分布
は、一般に、出力は同一でもレーザ発振器毎に大きく異
なることが知られている。したがって、硬化形状の精度
を向上しようとする場合、どのような範囲(レーザフォ
ーカス径の大きさ)に、どのようなエネルギー分布で照
射するのかを考慮することは重要である。したがって、
一つの走査線上においても造形する場所によりレーザフ
ォーカス径を適宜変更することが好ましい。しかしなが
ら、従来のレーザ光を走査する方法では、走査している
最中にレーザフォーカス径を変化させ、硬化形状を制御
することは困難であった。しかしながら、本実施形態の
方法では、各照射点において、レーザフォーカス径を変
化させることができるので、レーザ発振器のエネルギー
分布を予め実験等により調べておけば、このエネルギー
分布に合わせて最適なレーザフォーカス径を選択でき
る。
The cured shape of the photocurable liquid is determined by the amount of light energy applied to the photocurable liquid. Therefore, assuming that the output of the laser oscillator is constant (constant light intensity), parameters for setting the cured shape of the photocurable liquid include laser energy distribution, laser focus diameter, and irradiation time. Here, it is known that the energy distribution of a laser generally differs greatly for each laser oscillator even if the output is the same. Therefore, when trying to improve the accuracy of the cured shape, it is important to consider what range (the size of the laser focus diameter) and what energy distribution is to be applied. Therefore,
It is preferable to appropriately change the laser focus diameter on one scanning line depending on the place to be formed. However, with the conventional method of scanning with laser light, it was difficult to change the laser focus diameter during scanning and control the cured shape. However, in the method of the present embodiment, the laser focus diameter can be changed at each irradiation point. Therefore, if the energy distribution of the laser oscillator is checked in advance by experiments or the like, the optimum laser focus can be adjusted in accordance with this energy distribution. The diameter can be selected.

【0041】次に、上述した実施形態の変更例について
説明する。上述した実施形態では、レーザ光の光強度一
定で照射時間を変更(AOM4を全開又は全閉)するこ
とにより、光硬化性液に照射される光エネルギー量を制
御したが、AOMの透過率を変えることにより、すなわ
ち、照射時間一定で光強度を変えることにより照射され
る光エネルギー量を制御するようにしてもよい。また、
その両者(光強度と照射時間)を変えて制御しても良
い。上述した実施形態では、外周領域と内部領域で、照
射するレーザ光のレーザフォーカス径を変えて照射した
が、当然のことながら、全ての領域を単一のレーザフォ
ーカス径で照射してもよい。これは、コネクター等の小
物で且つ、高精度な造形が必要な場合には、内部領域に
も、精度の高い照射が要求されるからである。また、逆
に、外周領域のみを、本発明に係る造形方法で造形し、
内部領域は従来と同様な、レーザ光を走査する方法によ
り造形しても良い。外周領域は形状精度が要求されるた
め本発明に係る造形方法で造形するが、内部領域につい
ては形状精度に余り影響がないので、従来と同様のレー
ザ光を走査する方法によって造形するものである。この
場合、外周領域の露光面積に比較し、内部領域の露光面
積はかなり広い場合が多いので、造形時間の短縮を図る
ことができる。また、各断面において異なる照射パター
ンを用いて造形を行っても良い。例えば、図5(a)に
示す照射パターンで一断面を造形した場合には、次の断
面には図5(b)に示す照射パターンで造形したり、図
5(a)の照射点の座標をそれぞれ、x方向(又は、y
方向)に半ピッチずらして造形する、等である。このよ
うにすると、断面毎に照射点が異なるため、造形物を造
形する際に生じるそりを防止することができる。なお、
上述した実施形態では、レーザ光が照射される位置を制
御する機器として、ガルバノメーターミラーを使用した
が、これに限られるものでなく、XYプロッターを使用
した光造形装置にも本方法は有効である。
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described. In the above-described embodiment, the amount of light energy applied to the photocurable liquid is controlled by changing the irradiation time while keeping the light intensity of the laser beam constant (AOM 4 is fully opened or completely closed). By changing the light intensity, that is, by changing the light intensity while keeping the irradiation time constant, the amount of light energy to be irradiated may be controlled. Also,
Control may be performed by changing both (light intensity and irradiation time). In the above-described embodiment, the irradiation is performed while changing the laser focus diameter of the laser light to be irradiated in the outer peripheral area and the inner area. However, it is needless to say that the entire area may be irradiated with a single laser focus diameter. This is because, when small objects such as connectors are required and high-precision modeling is required, high-precision irradiation is also required in the internal region. Conversely, only the outer peripheral region is formed by the forming method according to the present invention,
The internal region may be formed by a method of scanning with a laser beam as in the related art. The outer peripheral region is formed by the shaping method according to the present invention because shape accuracy is required, but the inner region is formed by the same method of scanning with laser light as in the related art since the shape accuracy is not so affected. . In this case, since the exposed area of the inner region is often considerably larger than the exposed area of the outer peripheral region, the molding time can be reduced. In addition, modeling may be performed using a different irradiation pattern in each cross section. For example, when one section is formed by the irradiation pattern shown in FIG. 5A, the next section is formed by the irradiation pattern shown in FIG. 5B, or the coordinates of the irradiation point shown in FIG. In the x direction (or y
Direction) with a half pitch shift. In this case, since the irradiation point is different for each cross section, it is possible to prevent a warp generated when forming the modeled object. In addition,
In the above-described embodiment, the galvanometer mirror is used as a device for controlling the position where the laser beam is irradiated. However, the present invention is not limited to this, and the present method is also effective for an optical shaping apparatus using an XY plotter. is there.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる光
造形方法では、光を照射している間は、光が走査されな
いので、光硬化性液に照射される光エネルギー量を制御
するためには、照射される光の光強度と照射時間を制御
するだけでよく、照射されるエネルギー量を均一にする
ことができる。
As described above in detail, in the optical shaping method according to the present invention, since the light is not scanned while the light is being irradiated, the amount of light energy applied to the photocurable liquid is controlled. For this purpose, it is only necessary to control the light intensity and irradiation time of the irradiation light, and the amount of irradiation energy can be made uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係わる光造形装置の構
成を示す図面である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical shaping apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光造形装置の制御装置の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device of the optical shaping apparatus shown in FIG.

【図3】照射点と照射点間のピッチとの関係を示す図面
である。
FIG. 3 is a drawing showing a relationship between an irradiation point and a pitch between irradiation points.

【図4】照射点を決定する際の、手順を説明するための
図面である。
FIG. 4 is a drawing for explaining a procedure when determining an irradiation point.

【図5】ガルバノメーターミラーへレーザ光が入射して
反射する様子を表した図面である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which laser light is incident on and reflected by a galvanometer mirror.

【図6】ガルバノメーターミラーの入射角と反射効率の
関係を示す図面である。
FIG. 6 is a drawing showing a relationship between an incident angle of a galvanometer mirror and reflection efficiency.

【図7】本発明の一実施の形態に係る光造形方法で断面
を造形した場合であって、外周領域と内部領域でレーザ
フォーカス径を変えた場合の、硬化形状を説明するため
の図面である。
FIG. 7 is a drawing for explaining a cured shape in a case where a cross section is formed by an optical shaping method according to an embodiment of the present invention, and when a laser focus diameter is changed between an outer peripheral region and an inner region. is there.

【図8】本発明の一実施の形態に係る光造形方法で、各
断面を造形する際の手順を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for forming each section by the optical shaping method according to one embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態に係る光造形方法で、各
断面を造形する際の各デバイスの動作を説明するための
図面である。
FIG. 9 is a drawing for explaining the operation of each device when forming each cross section in the optical shaping method according to one embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施の形態に係る光造形方法で、
光硬化性液に照射された光エネルギーと硬化した形状の
関係を示す図面である。
FIG. 10 shows a stereolithography method according to an embodiment of the present invention,
4 is a diagram illustrating a relationship between light energy applied to a photocurable liquid and a cured shape.

【図11】光造形装置の原理を説明するための図面であ
る。
FIG. 11 is a drawing for explaining the principle of the optical shaping apparatus.

【図12】従来の光造形方法により、レーザ光を走査し
た場合の、レーザ光の移動速度と各点における硬化深度
の関係を示す図面である。
FIG. 12 is a drawing showing the relationship between the moving speed of laser light and the curing depth at each point when scanning with laser light by a conventional optical shaping method.

【図13】デバイスに存在する応答遅れを説明するため
の図面である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a response delay existing in a device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2・・レーザ発振器 4・・AOM(音響光学式光変調器) 6・・フォーカスレンズ 8,10・・ガルバノメーターミラー 12・・fθレンズ 14・・容器 15・・テーブル 16・・制御装置 18・・光検出器 30・・データ処理部 31・・制御部 32・・立体造形データ格納手段 34・・照射点決定手段 35・・反射効率決定手段 36・・照射時間決定手段 37・・テーブル位置制御部 38・・ガルバノメーターミラー制御部 39・・フォーカスレンズ制御部 40・・AOM制御部 2. Laser oscillator 4. AOM (acoustic optical modulator) 6. Focus lens 8, 10, Galvanometer mirror 12, fθ lens 14, Vessel 15, Table 16, Controller 18. · Photodetector 30 · · · Data processing unit 31 · · · Control unit 32 · · · 3D modeling data storage means 34 · · · Irradiation point determination means 35 · · · Reflection efficiency determination means 36 · · · Irradiation time determination means 37 · · · Table position control Section 38 galvanometer mirror control section 39 focus lens control section 40 AOM control section

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 造形希望形状を複数の層にスライスした
断面群の中の少なくとも一断面の一部の領域を造形する
方法であって、 その領域の形状データから、その領域を硬化するために
光が照射される1又は複数の照射点を決定する工程と、 前記照射点の一つに、光源からの光が照射されるよう
に、光源から光硬化性液の間に配置された光学機器を調
整する調整工程と、 光学機器が調整された後に、前記照射点の一つに、光を
照射する照射工程とを有し、 前記照射点のすべての点に、前記調整工程と前記照射工
程とを繰り返すことにより前記領域が造形される光造形
方法。
1. A method of forming at least a partial region of at least one cross section of a cross-sectional group obtained by slicing a desired shape into a plurality of layers, wherein the region is hardened based on shape data of the region. A step of determining one or a plurality of irradiation points to be irradiated with light; and an optical device disposed between the light source and the photocurable liquid so that light from the light source is irradiated to one of the irradiation points. And adjusting the optical device, after the optical device is adjusted, has an irradiation step of irradiating one of the irradiation points with light, the adjustment step and the irradiation step to all of the irradiation points The stereolithography method in which the region is formed by repeating the above.
【請求項2】 請求項1記載の光造形方法において、 造形する断面の外周領域については、前記照射点を決定
する工程が行われ、その工程で得られた照射点に前記調
整工程と前記照射工程とを繰り返すことにより造形し、 造形する断面の内部領域は、光源からの光を光硬化性液
面上で走査することにより造形する光造形方法。
2. The stereolithography method according to claim 1, wherein a step of determining the irradiation point is performed for an outer peripheral region of a cross section to be formed, and the irradiation step obtained in the step is adjusted and the irradiation step is performed. A stereolithography method in which the molding is performed by repeating the process, and the inner region of the cross section to be molded is formed by scanning light from a light source on a photocurable liquid surface.
【請求項3】 請求項1記載の光造形方法において、 前記照射工程における前記光硬化性液に光を照射する時
間は、光源から照射される光の光強度を測定し、この値
に基づき決定されている光造形方法。
3. The stereolithography method according to claim 1, wherein the time for irradiating the photocurable liquid with light in the irradiating step is determined based on a measured light intensity of light irradiated from a light source and based on the value. Stereolithography method.
【請求項4】 造形希望形状を複数の層にスライスした
断面群の中の一つの断面において、その断面の全部又は
指定された領域の形状データに基づいて、光源からの光
が照射される光硬化性液面上の1 又は複数の照射点を決
定する照射点決定手段と、 前記光源と前記光硬化性液の間に配置され、前記照射点
に前記光源から出射される光が照射されるように光の照
射位置を制御する照射位置制御手段と、 前記光源と前記光硬化性液の間に配置され、前記照射点
に照射される光の光強度および/または照射時間を制御
する光エネルギー制御手段とを備えた光造形装置。
4. A light irradiated with light from a light source based on shape data of a whole or a specified region in one cross section of a cross section group obtained by slicing a desired shape into a plurality of layers. Irradiating point determining means for determining one or more irradiating points on the curable liquid surface, disposed between the light source and the photocurable liquid, and the irradiating point is irradiated with light emitted from the light source. Position control means for controlling the irradiation position of light as described above, and light energy disposed between the light source and the photocurable liquid, for controlling the light intensity and / or irradiation time of the light irradiated to the irradiation point An optical shaping apparatus including a control unit.
【請求項5】 請求項4記載の光造形装置において、 前記光源と前記光硬化性液との間には、前記光源から出
射される光の光強度を測定する光検出器が配置され、 その光検出器で検出された値に基づいて、前記光エネル
ギー制御手段は、前記照射点に照射される光の光強度お
よび/または照射時間を制御する光造形装置。
5. An optical shaping apparatus according to claim 4, wherein a light detector for measuring light intensity of light emitted from the light source is arranged between the light source and the photocurable liquid. An optical shaping apparatus for controlling the light intensity and / or irradiation time of light applied to the irradiation point, based on a value detected by a light detector.
【請求項6】 請求項4記載の光造形装置において、 前記照射位置制御手段は、偏向ミラーであり、 前記照射点決定手段で決定された各照射点の座標から、
各照射点に照射する際の前記偏向ミラーへの光の入射角
から、偏向ミラーの反射効率を計算する反射効率計算手
段を備え、 その反射効率計算手段で得られた反射効率を考慮して、
前記光エネルギー制御手段は、各照射点へ照射される光
の光強度および/または照射時間を制御する光造形装
置。
6. An optical shaping apparatus according to claim 4, wherein said irradiation position control means is a deflecting mirror, and from the coordinates of each irradiation point determined by said irradiation point determination means,
It is provided with reflection efficiency calculation means for calculating the reflection efficiency of the deflection mirror from the angle of incidence of light on the deflection mirror when irradiating each irradiation point, taking into account the reflection efficiency obtained by the reflection efficiency calculation means,
The optical shaping apparatus wherein the light energy control means controls light intensity and / or irradiation time of light applied to each irradiation point.
【請求項7】 光を光硬化性液に照射しない状態で、光
の照射点を移動させる移動工程と、 光の照射点を固定して、光を光硬化性液に照射する照射
工程とを有し、 前記移動工程と照射工程とを繰り返し、照射される光で
作られるビームスポットで硬化すべき領域を塗りつぶす
ことにより造形する光造形方法。
7. A moving step of moving an irradiation point of light without irradiating the photocurable liquid with light, and an irradiation step of fixing the irradiation point of light and irradiating the photocurable liquid with light. An optical shaping method comprising: repeating the moving step and the irradiating step, and shaping an area to be hardened with a beam spot formed by irradiated light.
【請求項8】 光を光硬化性液に照射しない状態で、光
の照射点を移動させる移動手段と、 光の照射点を固定して、光を光硬化性液に照射する照射
手段とを有し、 照射される光で作られるビームスポットで、硬化すべき
領域を塗りつぶすことにより造形する光造形装置。
8. A moving means for moving an irradiation point of light without irradiating the photocurable liquid with light, and an irradiation means for fixing the irradiation point of light and irradiating the photocurable liquid with light. An optical shaping device that has a beam spot created by irradiating light and shapes an area to be cured by filling the area.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001079798A3 (en) * 2000-04-17 2002-05-16 Mds Canada Inc Product irradiator for optimizing dose uniformity in products
JP2014121883A (en) * 2009-06-23 2014-07-03 Cmet Inc Stereolithographic apparatus and stereographic method
WO2014112503A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-24 シーメット 株式会社 Light shaping apparatus
JP2017013467A (en) * 2015-07-06 2017-01-19 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method
DE102016222609A1 (en) 2015-11-19 2017-05-24 Nabtesco Corporation Apparatus for three-dimensional modeling, method, program and storage medium for three-dimensional modeling
KR101798925B1 (en) * 2016-04-04 2017-11-21 주식회사 캐리마 A 3-dimensional forming method
JP2020015295A (en) * 2018-07-27 2020-01-30 三緯國際立體列印科技股▲ふん▼有限公司XYZprinting, Inc. Optical modeling 3d printer and light source correction printing method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101767599B1 (en) * 2016-01-26 2017-08-14 주식회사 캐리마 Method for adjusting the light intensity of image-light relating to 3d printer
KR101798533B1 (en) * 2016-03-16 2017-11-16 비즈텍코리아 주식회사 Molding apparatus and method by the 3d printer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001079798A3 (en) * 2000-04-17 2002-05-16 Mds Canada Inc Product irradiator for optimizing dose uniformity in products
JP2014121883A (en) * 2009-06-23 2014-07-03 Cmet Inc Stereolithographic apparatus and stereographic method
WO2014112503A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-24 シーメット 株式会社 Light shaping apparatus
JP2017013467A (en) * 2015-07-06 2017-01-19 ローランドディー.ジー.株式会社 Three-dimensional shaping apparatus and three-dimensional shaping method
DE102016222609A1 (en) 2015-11-19 2017-05-24 Nabtesco Corporation Apparatus for three-dimensional modeling, method, program and storage medium for three-dimensional modeling
KR101798925B1 (en) * 2016-04-04 2017-11-21 주식회사 캐리마 A 3-dimensional forming method
JP2020015295A (en) * 2018-07-27 2020-01-30 三緯國際立體列印科技股▲ふん▼有限公司XYZprinting, Inc. Optical modeling 3d printer and light source correction printing method thereof

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