JP2001347573A - 光造形装置および光造形方法 - Google Patents
光造形装置および光造形方法Info
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Abstract
光を可能にした光造形装置および光造形方法を提供す
る。 【解決課題】 光造形に関する1層分のデータに従って
面露光に供されるマスク9を作成し、このマスク越しに
光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操
作を繰り返すことにより光造形する光造形装置であっ
て、上記マスク9が複数のマスクパターンを含み、複数
のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層分の
データに従う面露光を実行する。
Description
括面露光して、光造形を行う光造形装置および光造形方
法に関する。
る三次元CAD等の制御手段を備え、この制御手段から
のデータに従って、光硬化性樹脂を半導体レーザ等のレ
ーザ光で露光して、光造形を行う光造形装置が知られて
いる。
硬化に要する時間が長くなるため、近年、高速造形を目
的としてマスクを作成し、このマスクに従ってUVラン
プにより光硬化性樹脂を一括面露光するものが提案され
ている。
で露光して、光造形を行うものに比べて、圧倒的に造形
速度を速めることができ、しかも半導体レーザ等が不要
なため、低コストで光造形を行うことができる。
構成では、光硬化性樹脂を一括面露光する場合、この光
硬化性樹脂の硬化収縮による歪みが発生し、レーザ光で
露光するものに比べて、造形精度が低下するという問題
がある。
技術が有する課題を解消し、造形精度を低下させること
のない、一括面露光を可能にした光造形装置および光造
形方法を提供することにある。
は、光造形に関する1層分のデータに従って面露光に供
されるマスクを作成し、このマスク越しに光硬化性樹脂
の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作を繰り返す
ことにより光造形する光造形装置であって、上記マスク
が複数のマスクパターンを含み、複数のマスクパターン
を用いて複数回に分けて上記1層分のデータに従う面露
光を実行することを特徴とする。
のにおいて、上記マスクが液晶素子で構成され、この液
晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパタ
ーンを順次作成することを特徴とする。
層分のデータに従って面露光に供されるマスクを作成
し、このマスク越しに光硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面
露光し、この面露光操作を繰り返すことにより光造形す
る光造形方法であって、上記マスクが複数のマスクパタ
ーンを含み、複数のマスクパターンを用いて複数回に分
けて上記1層分のデータに従う面露光を実行することを
特徴とする。
のにおいて、上記マスクが液晶素子で構成され、この液
晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパタ
ーンを順次作成することを特徴とする。
に基づいて説明する。
る。この光造形装置1は昇降自在に構成された造形テー
ブル3を有し、この造形テーブル3上で1層分のデータ
に従って光硬化性樹脂の未硬化樹脂層5Aを一括面露光
し、この面露光操作を繰り返すことにより造形物5を光
造形する。
7が配置され、この投影レンズ7の上方には液晶素子か
らなるマスク9が配置されている。このマスク9の上方
には光源11が設置され、この光源11とマスク9間に
はこのマスク9を経た光を投影レンズ7に集光するレン
ズ13が配置されている。
イドランプ、或いは紫外線蛍光灯等からなる光源が用い
られるが、本実施形態では、周囲の温度上昇を抑制する
等の理由からストロボが用いられている。
は三次元CAD等からなり、造形すべき立体モデルを例
えば水平方向に薄くスライスした上記1層分の断面デー
タを出力する。この制御手段15には、上記造形テーブ
ル3を昇降させるためのサーボモータ(図示せず)を駆
動するサーボモータ駆動装置21と、マスク9を構成す
る液晶素子に対する印加電圧を制御する制御装置23
と、光源11に接続された光源電源25とが接続され
る。
のデータが出力されると、サーボモータが駆動されて、
上記造形テーブル3が1層分に対応する寸法分だけ降下
し、造形物5の上に1層分の未硬化樹脂層5Aが、図示
を省略した塗布手段を介して塗布される。この場合、未
硬化樹脂層5Aの上にフィルムを被せて、上記樹脂の流
出を防止すれば、造形精度を向上させることができる。
また造形テーブル3を容器中に浸し、液中で光造形して
もよい。
を構成する液晶素子に対し1層分のデータに従う所定の
電圧が印加される。
において、例えば、X方向およびY方向に延びる図示を
省略した複数の電極を有し、光を透過遮断制御する画素
部が、このX、Y電極の交点で形成される。
図2において、縦L1、横L2の矩形を表す断面データ
である場合、図2a、図2bに示す2種類のマスクパタ
ーンに従って、2回に分けて面露光することにより、当
該矩形を表す断面データに従う樹脂の硬化が実行され
る。図2では、斜線が、光を遮蔽する部分100を示
し、白抜きが、光を透過する部分200を示す。
電極へ印加される電圧が制御されて、まず、図2aに示
すように、中央部分に光を透過する部分200が形成さ
れ、その周囲に光を遮蔽する部分100が形成される。
る。すると、光を透過する部分200を通じて、中央部
分の未硬化樹脂層5Aに光が到達して、この部分200
に相当する未硬化樹脂層5Aが硬化する。
示すように、中央部分に光を遮蔽する部分100が形成
され、その周囲に光を透過する部分200が形成され
る。この状態で、ストロボ光源11が点灯される。する
と、光を透過する部分200を通じて、周辺部分の未硬
化樹脂層5Aに光が到達して、この部分200に相当す
る未硬化樹脂層5Aが硬化する。
重ね合わせると、縦L1、横L2の矩形を表す断面デー
タに従う露光範囲と一致する。
す断面データに従って、未硬化樹脂層5Aを硬化する場
合、図2a、図2bに示す2種類のマスクパターンに従
って、2回に分けて面露光するため、従来のように、縦
L1、横L2の矩形を表す断面データに従う未硬化樹脂
層5Aを一度に面露光する場合に比べて、光硬化性樹脂
の硬化収縮による歪みの発生が抑制される。
する従来のものとほぼ同程度に、造形精度を維持するこ
とができる。
される。例えば、図3a、図3bに示すように、縦L
1、横L2の矩形を表す断面データに従う露光範囲が設
定される場合、上記マスクパターンは、光を遮蔽する部
分100と、光を透過する部分200とが市松模様状に
形成される。図4a、図4bに示すマスクパターンは、
光を遮蔽する部分100と、光を透過する部分200と
が短冊模様状に形成される。これらの場合も、各図に示
す光透過部分200を重ね合わせると、当該矩形を表す
断面データに従う露光範囲と一致する。
いた場合には、3回に分けて面露光する。図5aでは、
まず、十文字状の光透過部分200を用いて露光し、図
5bでは、残りの部分の内、4隅を除いた形状の光透過
部分200を用いて露光し、図5cでは、上記4隅の光
透過部分200を用いて露光する。
いた場合には、4回に分けて面露光する。この場合、図
6aでは、まず、中央の四角形状の光透過部分200を
用いて露光し、図6b以降では、既に露光した部分を除
いて、四角形状を徐々に広げた光透過部分200を用い
て露光する。また、図7a〜図7dに示すマスクパター
ンを用いた場合、4回に分けて面露光し、図8a〜図8
hに示すマスクパターンを用いた場合、8回に分けて面
露光し、図9a〜図9cに示すマスクパターンを用いた
場合、3回に分けて面露光する。
00を重ね合わせると、当該矩形を表す断面データに従
う露光範囲と一致する。
を用いた場合、4回に分けて面露光する。この場合、図
10a、図10bに示す光透過部分200を重ね合わせ
ると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲と一致
し、図10c、図10dに示す光透過部分200を重ね
合わせると、当該矩形を表す断面データに従う露光範囲
と一致する。これによれば、本来の露光範囲を2回に亘
って露光することになるため、1回の露光時間が半分の
露光時間とされる。
ターンを用いた露光時間が3〜5秒に設定されれば、図
10においては、各マスクパターンを用いた露光時間が
1.5〜2.5秒に設定される。
L2の矩形を表す断面データに従って、未硬化樹脂層5
Aを硬化する場合、複数種類のマスクパターンに従っ
て、複数回に分けて、部分的或いは段階的に面露光する
ため、縦L1、横L2の矩形を表す断面データに従う未
硬化樹脂層5Aを一度に面露光する場合に比べ、光硬化
性樹脂の硬化収縮による歪みの発生が抑制される。
する従来のものとほぼ同程度に、造形精度を維持するこ
とができる。
ーを示す。
作成手順である。三次元CAD等からのデータを読み込
み(S1)、このデータをスライスして上記断面データ
を作成する(S2)。そして、この断面データにサポー
ト(造形中に造形物を支持する部材)に関するデータを
付与する(S3)。
したか否かを判断し(S4)、終了していない場合、モ
デル及びサポートの塗りつぶしデータ(上記1層分の断
面データ)を計算し、記憶する(S5)。つぎに、一つ
目の上記マスクパターン(例えば、図2a)を用いた場
合の、塗りつぶしパターンを計算し、記憶し(S6)、
モデル及びサポートとマスクパターンの論理積を算出
し、マスク作成をおこない(S7)、そして、露光する
(S8)。
を判断し(S9)、終了していない場合、S6に移行
し、二つ目の上記マスクパターン(例えば、図2b)を
用いた場合の、塗りつぶしパターンを計算し、これに基
づいてマスク作成をおこない、そして、露光する(S
8)。
合、S4に移行して、次の層のマスクを作成し、露光を
実行する。
の積層数が終了した場合、S10に移行して、光造形を
終了する。
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。
的或いは段階的に面露光するため、従来のように、一度
に面露光する場合に比べて、光硬化性樹脂の硬化収縮に
よる歪みの発生を抑制することができる。
面図である。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
ある。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 光造形に関する1層分のデータに従って
面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光
硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作
を繰り返すことにより光造形する光造形装置であって、 上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層
分のデータに従う面露光を実行することを特徴とする光
造形装置。 - 【請求項2】 上記マスクが液晶素子で構成され、この
液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパ
ターンを順次作成することを特徴とする請求項1記載の
光造形装置。 - 【請求項3】 光造形に関する1層分のデータに従って
面露光に供されるマスクを作成し、このマスク越しに光
硬化性樹脂の未硬化樹脂層を面露光し、この面露光操作
を繰り返すことにより光造形する光造形方法であって、 上記マスクが複数のマスクパターンを含み、 複数のマスクパターンを用いて複数回に分けて上記1層
分のデータに従う面露光を実行することを特徴とする光
造形方法。 - 【請求項4】 上記マスクが液晶素子で構成され、この
液晶素子を制御することによって、上記複数のマスクパ
ターンを順次作成することを特徴とする請求項3記載の
光造形方法。
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