JP2002264096A - 光造形用微細光源および光照射装置 - Google Patents
光造形用微細光源および光照射装置Info
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- JP2002264096A JP2002264096A JP2001067502A JP2001067502A JP2002264096A JP 2002264096 A JP2002264096 A JP 2002264096A JP 2001067502 A JP2001067502 A JP 2001067502A JP 2001067502 A JP2001067502 A JP 2001067502A JP 2002264096 A JP2002264096 A JP 2002264096A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微細な３次元造形物を形成するための光のスポ
ットサイズが極めて微小でしかも安価にかつ簡単に製作
することができ、レーザーだけでなく各種の光源を使用
することが可能な光造形装置用微細光源と光照射装置を
提供する。 【解決手段】光造形用微細光源が、シングルモードのコ
アを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすことによ
り出力端面のコア径が細径化された光ファイバーからな
っている。
ットサイズが極めて微小でしかも安価にかつ簡単に製作
することができ、レーザーだけでなく各種の光源を使用
することが可能な光造形装置用微細光源と光照射装置を
提供する。 【解決手段】光造形用微細光源が、シングルモードのコ
アを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすことによ
り出力端面のコア径が細径化された光ファイバーからな
っている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微細モデル作製に好
適な光造形装置用微細光源およびこれを利用した光造形
用光照射装置に関する。
適な光造形装置用微細光源およびこれを利用した光造形
用光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】微小製品たとえばマイクロマシン用の鋳
造部品を製作するにあたっては、それに先立って微少な
非金属モデルを造形することが必要となり、その方法と
して、光硬化性樹脂に光を照射してマイクロサイズの光
造形品を得る方法が知られている。こうした光造形方法
や装置については、数多くの提案がなされており、従来
では一般に、紫外線レーザを出力するガスレーザ発振
器，または、可視光領域の光エネルギーを照射する半導
体レーザーが主に用いられている。
造部品を製作するにあたっては、それに先立って微少な
非金属モデルを造形することが必要となり、その方法と
して、光硬化性樹脂に光を照射してマイクロサイズの光
造形品を得る方法が知られている。こうした光造形方法
や装置については、数多くの提案がなされており、従来
では一般に、紫外線レーザを出力するガスレーザ発振
器，または、可視光領域の光エネルギーを照射する半導
体レーザーが主に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ー光や他の光源により光造形用に微小な光を得る方法
は，使用機器が高価であるうえにレンズ等の光学系機器
を使用しているため装置が複雑で、光学系機器の調整に
も時間を要する欠点があり、また、レーザー光を光学レ
ンズにより絞ることにより光のスポットサイズを得るた
め、スポット径は通常１００ミクロン程度最も小さくて
も５０ミクロン程度のものとなる。このため、微細で高
精度な光造形品が得られないという問題があった。
ー光や他の光源により光造形用に微小な光を得る方法
は，使用機器が高価であるうえにレンズ等の光学系機器
を使用しているため装置が複雑で、光学系機器の調整に
も時間を要する欠点があり、また、レーザー光を光学レ
ンズにより絞ることにより光のスポットサイズを得るた
め、スポット径は通常１００ミクロン程度最も小さくて
も５０ミクロン程度のものとなる。このため、微細で高
精度な光造形品が得られないという問題があった。
【０００４】本発明は前記のような問題を解消するため
になされたもので、その目的とするところは、微細な３
次元造形物を形成するための光のスポットサイズが極め
て微小でしかも安価にかつ簡単に製作することができ、
レーザーだけでなく各種の光源を使用することが可能な
光造形装置用微細光源を提供することにある。また、本
発明の他の目的は、高精度でしかも安価な光造形用光照
射装置を提供することにある。
になされたもので、その目的とするところは、微細な３
次元造形物を形成するための光のスポットサイズが極め
て微小でしかも安価にかつ簡単に製作することができ、
レーザーだけでなく各種の光源を使用することが可能な
光造形装置用微細光源を提供することにある。また、本
発明の他の目的は、高精度でしかも安価な光造形用光照
射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の光造形装置用微細光源は、シングルモードのコ
アを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすことによ
り出力端面のコア径が細径化された光ファイバーからな
ることを特徴としている。また、本発明の光造形装置
は、光源本体とこれからの入力光を先端から投射する光
ファイバーからなり、前記光ファイバーがシングルモー
ドのコアを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすこ
とにより出力端面のコア径が細径化された光ファイバー
からなっていることを特徴としている。
本発明の光造形装置用微細光源は、シングルモードのコ
アを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすことによ
り出力端面のコア径が細径化された光ファイバーからな
ることを特徴としている。また、本発明の光造形装置
は、光源本体とこれからの入力光を先端から投射する光
ファイバーからなり、前記光ファイバーがシングルモー
ドのコアを有する光ファイバーを加熱し，引き延ばすこ
とにより出力端面のコア径が細径化された光ファイバー
からなっていることを特徴としている。
【０００６】前記光造形用照射装置は、端面を細径化し
た光ファイバーを複数本配して同時に複数個の描画を行
なうようにしたものを含む。また、コアと同寸法の穴を
有するマスクを光源本体と光ファイバーとの間に配し，
コア以外の部分への入光を抑制することを含む。
た光ファイバーを複数本配して同時に複数個の描画を行
なうようにしたものを含む。また、コアと同寸法の穴を
有するマスクを光源本体と光ファイバーとの間に配し，
コア以外の部分への入光を抑制することを含む。
【０００７】
【作用】本発明の光造形装置用微細光源は、光フアイバ
ーを使用し、しかも微細光線を得るために，コアを有す
るシングルモードの光ファーバー端のコアおよびこれの
周りのクラッドを相対的寸法で細くしているので、コア
を通る光は，その細径化されたコアと同じ直径で照射さ
れる。したがって、照射する光の径を光の波長まで細く
することができ、光硬化性樹脂に照射することでマイク
ロサイズの高精度あるいは微細な光造形品を製作するこ
とができる。また、光ファイバーの加熱を行い，加熱軟
化後に引き延ばすことで，光ファイバーのコアを含む直
径を細くしているので、簡単かつ安価に得ることができ
る。
ーを使用し、しかも微細光線を得るために，コアを有す
るシングルモードの光ファーバー端のコアおよびこれの
周りのクラッドを相対的寸法で細くしているので、コア
を通る光は，その細径化されたコアと同じ直径で照射さ
れる。したがって、照射する光の径を光の波長まで細く
することができ、光硬化性樹脂に照射することでマイク
ロサイズの高精度あるいは微細な光造形品を製作するこ
とができる。また、光ファイバーの加熱を行い，加熱軟
化後に引き延ばすことで，光ファイバーのコアを含む直
径を細くしているので、簡単かつ安価に得ることができ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面を
参照して説明する。図１と図２は本発明による光造形装
置用微細光源および光造形装置の第１実施例を示してお
り、１は微細光源としての光ファイバー、２は該光ファ
イバー１の後端後方に配された光源本体、３は光ファイ
バー１の先端と対向状に配された光硬化性樹脂、４は造
形され固化された微細な光造形品である。
参照して説明する。図１と図２は本発明による光造形装
置用微細光源および光造形装置の第１実施例を示してお
り、１は微細光源としての光ファイバー、２は該光ファ
イバー１の後端後方に配された光源本体、３は光ファイ
バー１の先端と対向状に配された光硬化性樹脂、４は造
形され固化された微細な光造形品である。
【０００９】前記光ファイバー１はシングルモードの光
ファーバーからなっており、石英ガラス質からなるコア
１０と、これを囲む屈折率の異なる石英ガラス質のクラ
ッド層１１と、紫外線硬化樹脂などからなる被覆層１２
とを備えている。前記光ファイバー１はペンシル状に漸
進的に細径となった先端部１ａを有しており、該先端部
１ａは、図２（ｂ）のように、コア１０’およびクラッ
ド層１１’の両方が、図２（ａ）に示す後方の領域のそ
れらよりも相対的に細径となっている。ｄ１は先端部１
ａのコア直径、ｄ２は後方領域のコア直径である。
ファーバーからなっており、石英ガラス質からなるコア
１０と、これを囲む屈折率の異なる石英ガラス質のクラ
ッド層１１と、紫外線硬化樹脂などからなる被覆層１２
とを備えている。前記光ファイバー１はペンシル状に漸
進的に細径となった先端部１ａを有しており、該先端部
１ａは、図２（ｂ）のように、コア１０’およびクラッ
ド層１１’の両方が、図２（ａ）に示す後方の領域のそ
れらよりも相対的に細径となっている。ｄ１は先端部１
ａのコア直径、ｄ２は後方領域のコア直径である。
【００１０】図３と図４は前記細径先端部１ａを得る方
法を示しており、まず、図４のように先端部１ａとすべ
き領域の被覆層１２を除去し、クラッド層１１を露出さ
せる。被覆層１２の除去方法は任意であるが、たとえば
ジクロロメタンで膨潤させてから剥ぎ取ったり、塩化メ
チレン溶媒で溶解させたりすればよい。
法を示しており、まず、図４のように先端部１ａとすべ
き領域の被覆層１２を除去し、クラッド層１１を露出さ
せる。被覆層１２の除去方法は任意であるが、たとえば
ジクロロメタンで膨潤させてから剥ぎ取ったり、塩化メ
チレン溶媒で溶解させたりすればよい。
【００１１】ついで、前記被覆層１２を除去した領域Ａ
を、適宜の加熱手段７たとえばバーナー、抵抗加熱ヒー
タなどにより加熱して軟化ないしは半溶融状態にする。
そしてこの加熱と併行しあるいは加熱直後に、図３の矢
印のように光ファイバー１を牽引する。これによりコア
１０およびクラッド１１は相似的に引き延ばされて細径
化される。この工程において、ゆっくり加熱と冷却を行
なうとコアおよびクラッドが結晶化されて失透するた
め、加熱と冷却は短時間で行なうことが望ましい。図４
は牽引引き延ばしによって光ファイバー１が左右に分断
され、細径先端部１ａ，１ａが形成された状態を示して
いる。あとは、細径先端部１ａ，１ａの所望のファイバ
径の部分を切断し，端面を研磨することにより光造形装
置用微細光源が完成するが、切断する位置によってコア
１０’の直径ｄ１を任意に設定することができる。
を、適宜の加熱手段７たとえばバーナー、抵抗加熱ヒー
タなどにより加熱して軟化ないしは半溶融状態にする。
そしてこの加熱と併行しあるいは加熱直後に、図３の矢
印のように光ファイバー１を牽引する。これによりコア
１０およびクラッド１１は相似的に引き延ばされて細径
化される。この工程において、ゆっくり加熱と冷却を行
なうとコアおよびクラッドが結晶化されて失透するた
め、加熱と冷却は短時間で行なうことが望ましい。図４
は牽引引き延ばしによって光ファイバー１が左右に分断
され、細径先端部１ａ，１ａが形成された状態を示して
いる。あとは、細径先端部１ａ，１ａの所望のファイバ
径の部分を切断し，端面を研磨することにより光造形装
置用微細光源が完成するが、切断する位置によってコア
１０’の直径ｄ１を任意に設定することができる。
【００１２】具体例を示すと、光ファイバーとして、Ｕ
Ｖ硬化樹脂からなる被覆層を含めた外径が２４０μｍ
で，中間層のクラッド(直径125μm)とコア(直径5μm)と
の三重構造からなり、クラッドとコアは屈折率の異なる
石英ガラスから構成されているものを使用した。５０ｍ
ｍの長さ分だけ被覆層をジクロロメタンで膨潤させてか
ら剥ぎ取ってクラッドを露出させ、その露出部分をバー
ナーで約１１００℃に加熱して軟化させ、その後引き延
ばした。コアおよびクラッドの寸法は相似的に引き延ば
され、ファイバ外径（クラッド）が２５μｍになるとこ
ろではコア径が１μｍになった。この位置でファイバを
切断し，端面を研磨することにより出力光端として使用
したところ、直径１μmの光径が照射されることが確認
された。
Ｖ硬化樹脂からなる被覆層を含めた外径が２４０μｍ
で，中間層のクラッド(直径125μm)とコア(直径5μm)と
の三重構造からなり、クラッドとコアは屈折率の異なる
石英ガラスから構成されているものを使用した。５０ｍ
ｍの長さ分だけ被覆層をジクロロメタンで膨潤させてか
ら剥ぎ取ってクラッドを露出させ、その露出部分をバー
ナーで約１１００℃に加熱して軟化させ、その後引き延
ばした。コアおよびクラッドの寸法は相似的に引き延ば
され、ファイバ外径（クラッド）が２５μｍになるとこ
ろではコア径が１μｍになった。この位置でファイバを
切断し，端面を研磨することにより出力光端として使用
したところ、直径１μmの光径が照射されることが確認
された。
【００１３】前記光源本体１は光ファイバー１に光線を
入射できるものであればよい。したがって種類を選ば
ず、高価なレーザーばかりでなく、青色発光ダイオー
ド、水銀ランプ，紫外線ＬＥＤなど各種の光源を使用す
ることができる。
入射できるものであればよい。したがって種類を選ば
ず、高価なレーザーばかりでなく、青色発光ダイオー
ド、水銀ランプ，紫外線ＬＥＤなど各種の光源を使用す
ることができる。
【００１４】本発明の光造形装置は単一の光ファイバー
１を使用する場合に限られず、前記方法で細径化した先
端部１ａを有する複数本の光ファイバー１を図５のよう
に所要の間隔で配し、それら光ファイバー１を同時に移
動させて光硬化性樹脂３に描画するようにしてもよい。
光ファイバー１は細径化したコア１０’を含む先端部１
ａを有しているため、緻密に配置することが出来、同じ
形状の光造形品を同時に多数個製作することができる。
１を使用する場合に限られず、前記方法で細径化した先
端部１ａを有する複数本の光ファイバー１を図５のよう
に所要の間隔で配し、それら光ファイバー１を同時に移
動させて光硬化性樹脂３に描画するようにしてもよい。
光ファイバー１は細径化したコア１０’を含む先端部１
ａを有しているため、緻密に配置することが出来、同じ
形状の光造形品を同時に多数個製作することができる。
【００１５】図６は本発明による光造形装置用微細光源
および光造形装置の第２実施例を示しており、光源本体
２と光ファイバー１の後端面１ｂとの間にマスク部材５
を配しており、マスク部材５には光ファイバー１のコア
直径ｄ２と同等かまたは適度に小さい孔５０を有してい
る。これにより光源本体２からの光線は孔５０の直径に
限定された光線Ｂとなって光ファイバー１のコア１０に
入力され、コア以外の部分への入光が抑制されるので、
細径化したコア１０’とあいまって高精度な光造形品や
微細な光造形品を作るうことができる。
および光造形装置の第２実施例を示しており、光源本体
２と光ファイバー１の後端面１ｂとの間にマスク部材５
を配しており、マスク部材５には光ファイバー１のコア
直径ｄ２と同等かまたは適度に小さい孔５０を有してい
る。これにより光源本体２からの光線は孔５０の直径に
限定された光線Ｂとなって光ファイバー１のコア１０に
入力され、コア以外の部分への入光が抑制されるので、
細径化したコア１０’とあいまって高精度な光造形品や
微細な光造形品を作るうことができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によれ
ば、光造形用微細光源が、シングルモードのコアを有す
る光ファイバーを加熱し，引き延ばすことにより出力端
面のコア径が細径化された光ファイバーからなるので、
非常に細い光ビームを出力することができ、しかも、光
ファイバーを加熱して引き延ばすことにより細径化して
いるので，製造も簡単かつ安価に行なうことができると
いうすぐれた効果が得られる。
ば、光造形用微細光源が、シングルモードのコアを有す
る光ファイバーを加熱し，引き延ばすことにより出力端
面のコア径が細径化された光ファイバーからなるので、
非常に細い光ビームを出力することができ、しかも、光
ファイバーを加熱して引き延ばすことにより細径化して
いるので，製造も簡単かつ安価に行なうことができると
いうすぐれた効果が得られる。
【００１７】請求項２によれば、微小光源が得られるこ
とにより照射される光が小さくなるために光造型物の精
度が向上し、あるいは微細な光造形品の作製が可能とな
る。しかも、光ファイバー自体で細い光ビームに出力で
きるので、光源本体としては安価な青色発光ダイオード
を始めとする安価な光源の適用が可能となり、これによ
り高精度で微細な光造形を行なえるものでありながら、
光造形機の価格を低減することが可能となり、マイクロ
マシン等のモデルの製作ミストの低減を図ることができ
るなどのすぐれた効果が得られる。
とにより照射される光が小さくなるために光造型物の精
度が向上し、あるいは微細な光造形品の作製が可能とな
る。しかも、光ファイバー自体で細い光ビームに出力で
きるので、光源本体としては安価な青色発光ダイオード
を始めとする安価な光源の適用が可能となり、これによ
り高精度で微細な光造形を行なえるものでありながら、
光造形機の価格を低減することが可能となり、マイクロ
マシン等のモデルの製作ミストの低減を図ることができ
るなどのすぐれた効果が得られる。
【００１８】請求項３によれば、出力端面のコアを細径
化した光ファイバーを複数本配して同時に複数個の描画
を行なうようになっているので、同じ形状の光造形品を
同時に多数個製作することができ、光造形品の製作コス
トを低減できるというすぐれた効果が得られる。請求項
４によれば、コアと略同寸法の穴を有するマスクを光源
本体と光ファイバーとの間に配しているのでコア以外の
部分への入光を抑制することかでき、細径化したコア１
０’とあいまって高精度な光造形品や微細な光造形品を
作ることができるというすぐれた効果が得られる。
化した光ファイバーを複数本配して同時に複数個の描画
を行なうようになっているので、同じ形状の光造形品を
同時に多数個製作することができ、光造形品の製作コス
トを低減できるというすぐれた効果が得られる。請求項
４によれば、コアと略同寸法の穴を有するマスクを光源
本体と光ファイバーとの間に配しているのでコア以外の
部分への入光を抑制することかでき、細径化したコア１
０’とあいまって高精度な光造形品や微細な光造形品を
作ることができるというすぐれた効果が得られる。
【図１】本発明に係る光造形用微細光源および光照射装
置第１実施例を示す断面図である。
置第１実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図、
（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。
（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。
【図３】光ファイバーの細径先端部を得るための工程を
示しており、加熱、引き延ばし段階を示す側面図であ
る。
示しており、加熱、引き延ばし段階を示す側面図であ
る。
【図４】光ファイバーの細径先端部を得るための工程を
示しており、引き延ばし後の状態を示す側面図である。
示しており、引き延ばし後の状態を示す側面図である。
【図５】光ファイバーの複数設置による同時多数光造形
を行うための概念図である。
を行うための概念図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す斜視図である。
１ 光造形用微細光源（光ファイバー） １ａ 細径化先端部 ２ 光源本体 １０ コア １０’細径化コア
フロントページの続き (72)発明者 村川 正夫 埼玉県南埼玉郡白岡町新白岡３丁目４番５ 号 Ｆターム(参考） 4F213 AA44 WA25 WA97 WL02 WL12 WL77 WL92
Claims (4)
- 【請求項１】光造形用微細光源であって、該光源が、シ
ングルモードのコアを有する光ファイバーを加熱し，引
き延ばすことにより出力端面のコア径が細径化された光
ファイバーからなることを特徴とする光造形装置用微細
光源。 - 【請求項２】光源本体とこれからの入力光を先端から投
射する光ファイバーからなり、前記光ファイバーがシン
グルモードのコアを有する光ファイバーを加熱し，引き
延ばすことにより出力端面のコア径が細径化された光フ
ァイバーからなっていることを特徴とする光造形用光照
射装置。 - 【請求項３】出力端面のコアを細径化した光ファイバー
を複数本配して同時に複数個の描画を行なうようになっ
ている請求項２に記載の光造形用光照射装置。 - 【請求項４】コアと略同寸法の穴を有するマスクを光源
本体と光ファイバーとの間に配している請求項２または
３に記載の光造形用光照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001067502A JP2002264096A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 光造形用微細光源および光照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001067502A JP2002264096A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 光造形用微細光源および光照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002264096A true JP2002264096A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18925839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001067502A Pending JP2002264096A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 光造形用微細光源および光照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002264096A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008212458A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toppan Printing Co Ltd | 針状体および針状体製造方法 |
| WO2019188913A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 株式会社フジクラ | 照射装置、金属造形装置、金属造形システム、照射方法、及び金属造形物の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-09 JP JP2001067502A patent/JP2002264096A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008212458A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toppan Printing Co Ltd | 針状体および針状体製造方法 |
| WO2019188913A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 株式会社フジクラ | 照射装置、金属造形装置、金属造形システム、照射方法、及び金属造形物の製造方法 |
| JP2019178407A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジクラ | 照射装置、金属造形装置、金属造形システム、照射方法、及び金属造形物の製造方法 |
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