JP2002331591A

JP2002331591A - 光造形方法

Info

Publication number: JP2002331591A
Application number: JP2001137281A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nagano; 和彦永野; Yoji Okazaki; 洋二岡崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-19
Also published as: US20030033128A1; US7006887B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光造形物における歪みの発生を抑制し、高精度
での造形を可能とする光造形方法を提供する。【解決手段】正方形の露光領域１００を多数個の画素に
分割し、隣接する２個以上の画素が同時に露光されない
ように画素１０２を露光した後、未露光の画素１０４
を、隣接する２個以上の画素が同時に露光されないよう
に露光して、２回の露光で樹脂硬化層１層分の硬化を行
うことにより、隣接する画素は同時に露光されることが
無く、硬化収縮は１画素の範囲でのみ生じ、硬化収縮に
よる歪みは隣接する画素には伝播しない。これにより光
造形物における歪みの発生が顕著に抑制されて、高精度
での造形が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光造形方法に係
り、詳しくは、光硬化性樹脂を光ビームで露光して３次
元モデルを造形する光造形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムの普
及に伴い、３次元ＣＡＤによりコンピュータ上の仮想空
間に３次元形状を作成し、この３次元形状のＣＡＤデー
タに基づき、光硬化性樹脂を光ビームで露光して３次元
モデルを造形する光造形システムが利用されている。こ
の光造形システムでは、コンピュータ上でＣＡＤデータ
を所定間隔でスライスして複数の断面データを作成し、
図１７（Ａ）に示すように、各断面データに基づいて液
状の光硬化性樹脂の表面をレーザ光で走査して層状に硬
化させ、樹脂硬化層を順次積層して３次元モデルを造形
する。光造形方法としては、上方開放型の槽内に液状の
光硬化性樹脂を貯留しておき、光硬化性樹脂の液面近く
に配置した造形テーブルを樹脂の自由液面から順次沈下
させながら樹脂硬化層を積層する自由液面法が広く知ら
れている。

【０００３】この光造形方法においては、光硬化性樹脂
の硬化に伴う重合収縮、及び硬化時に発生した重合熱に
より高温となった樹脂が常温に冷却されて熱歪みによる
硬化収縮が発生し、これら樹脂の硬化に伴う収縮によ
り、造形物が歪み、造形精度が低下する、という問題が
ある。

【０００４】特に、複数の画素を含む領域を同時に露光
（面露光）して平板状に硬化する場合には、図１７
（Ｂ）に示すように、光造形物が歪み、樹脂硬化層の積
層方向に対して下側に凸に反ってしまう。

【０００５】このような光造形物の歪みを抑制する方法
として、特開平６−１１４９４９号公報には、光ビーム
の走査方向を１層ないし複数層ごとに反転させる光硬化
造形法が提案されている。この光硬化造形法では、樹脂
硬化層が光ビームが最後に走査する側を内側にして湾曲
しようとすることに着目し、積層する樹脂硬化層の光ビ
ームの走査方向を反転させ、１方向に撓もうとする応力
を相殺して歪みを抑制している。しかしながら、この光
硬化造形法は、各樹脂硬化層を１本の光ビームで走査露
光して形成するものであり、造形時間が非常に長くな
る、という問題がある。

【０００６】また、特開平５−１５４９２４号公報に
は、未硬化部分を残した層を形成し、上部層を硬化させ
る際に下層に在る未硬化部分を同時に硬化させて積層平
板を形成する、光硬化造形法における積層平板造形法が
提案されている。この積層平板造形法では、上部層の硬
化に伴う収縮応力と未硬化部分の硬化に伴う収縮応力と
が相殺され、歪みが抑制される。しかしながら、この積
層平板造形法では、未露光部分の硬化が徐々に進行する
ため、光造形物の形状が経時的に変化し造形精度が低下
する、という問題がある。

【０００７】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成さ
れたものであり、本発明の目的は、光造形物における歪
みの発生を抑制し、高精度での造形を可能とする光造形
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光造形方法は、光硬化性樹脂を光ビームで
露光して３次元モデルを造形する光造形方法であって、
光硬化性樹脂の露光領域を多数個の画素に分割し、隣接
する所定個以上の画素が同時に露光されないように露光
した後、未露光の画素を露光することを特徴とする。

【０００９】本発明の光造形方法では、光硬化性樹脂の
露光領域を多数個の画素に分割し、最初に隣接する所定
個以上の画素が同時に露光されないように露光した後、
未露光の画素を露光するので、同時に露光されなかった
画素には、硬化収縮による歪みが伝播せず、光造形物に
おける歪みの発生が抑制されて、高精度での造形が可能
となる。例えば、隣接する２個以上の画素が同時に露光
されないように露光した後、未露光の画素を露光する場
合には、硬化収縮による歪みは１画素の範囲でのみ生
じ、隣接する画素には伝播しない。なお、隣接する画素
とは、例えば画素形状が多角形の場合であれば１辺を共
有する画素というように、２点以上で接触している画素
を意味する。

【００１０】本発明の光造形方法では、隣接する所定個
以上の画素が同時に露光されないように露光する、即
ち、隣接する所定個未満の画素は１つの画素群として同
時に露光される。この場合、隣接する所定個未満の画素
数を、露光領域の全画素数の少なくとも７５％以下とす
ることが好ましい。例えば、光硬化性樹脂の露光領域を
１００万個の画素に分割した場合には、同時に露光され
る１つの画素群は７５万個以下の画素で構成される。露
光領域を２つに分けて、１つの領域を露光した後に、残
る１つの領域を露光するようにすれば、全露光領域を１
度に露光する場合に比べて歪みの発生が抑制されるが、
隣接する所定個未満の画素数が、露光領域の全画素数の
７５％を超えたのでは、露光領域を分割したことによる
歪み抑制効果が十分に得られない。

【００１１】また、露光領域の画素数をｙとしたとき、
前記所定個ｎは下記式を満たすように決定することがよ
り好ましい。例えば、露光領域の画素数を１００万画素
とすると、隣接する１００個以上の画素が同時に露光さ
れないように露光する。

【００１２】

【数２】

【００１３】前記所定個は２個〜２６個とするのが特に
好ましい。同時に露光される１つの画素群に含まれる画
素の個数を所定範囲とすることで、硬化収縮による歪み
はこの範囲でのみ生じ、隣接する画素には伝播しない。

【００１４】上記の光造形方法において、隣接する所定
個未満の画素で構成される領域の面積が１ｍｍ²以下で
あることが好ましい。同時に露光される１つの画素群の
サイズが小さい方が歪みの発生が抑制される。また、隣
接する所定個未満の画素で構成される領域間の間隔が
０．０２５ｍｍ以上であることが好ましい。最初に露光
された領域に未露光の領域から未硬化樹脂が供給され
て、硬化収縮による歪みの発生が抑制されるが、同時に
露光される１つの画素群同士が近接し過ぎると、未硬化
樹脂の供給が円滑に行われず、十分に歪みの発生を抑制
することができない。

【００１５】上記の光造形方法において、最初の露光で
未露光であった画素を露光する場合にも、隣接する所定
個以上の画素が同時に露光されないように露光すること
が好ましい。最初に露光されなかった未露光の画素を、
隣接する所定個以上の画素が同時に露光されないように
露光することにより、２回目の露光時にも、同時に露光
されなかった画素には、硬化収縮による歪みが伝播せ
ず、光造形物における歪みの発生が更に抑制されて、よ
り高精度での造形が可能となる。なお、この場合にも、
隣接する所定個未満の画素数を、露光領域の全画素数の
少なくとも７５％以下とすることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
光造形方法の実施の形態について説明する。（第１の実施の形態）第１の実施の形態では、露光領域
を多数個の画素に分割し、隣接する２個以上の画素が同
時に露光されないように露光した後、未露光の画素を、
隣接する２個以上の画素が同時に露光されないように露
光して、２回の露光で樹脂硬化層１層分の硬化を行い、
平板状の光造形物を得る例について説明する。

【００１７】まず、本実施の形態の光造形方法を実施す
るための光造形装置の一例について説明する。この光造
形装置は、図１に示すように、上方に開口した容器１０
を備えており、容器１０内には液状の光硬化性樹脂１２
が収容されている。容器１０に収容された光硬化性樹脂
１２の表面上方には、樹脂表面の複数画素を含む所定面
積の露光領域１６を光ビーム１４で露光する露光ユニッ
ト１８が配置されている。露光ユニット１８は、ＸＹ位
置決め機構２０により、樹脂表面に対して水平方向（Ｘ
Ｙ方向）に移動可能とされている。また、光硬化性樹脂
の１２液面近くには、順次降下させることができる造形
テーブル（図示せず）が配置されている。

【００１８】ＸＹ位置決め機構２０は、露光ユニット１
８を固定する固定台２０ａ、固定台２０ａをＸ方向に移
動可能に支持する支持体２０ｂ、及び支持体２０ｂを固
定台２０ａと共にＹ方向に移動可能に支持する支持体２
０ｃから構成されている。そして、固定台２０ａが支持
体２０ｂ上をＸ方向にスライドすることにより露光ユニ
ット１８がＸ方向に移動されて、露光ユニット１８のＸ
方向の位置が決められ、支持体２０ｂが支持体２０ｃ上
をＹ方向にスライドすることにより露光ユニット１８が
Ｙ方向に移動されて、露光ユニット１８のＹ方向の位置
が決められる。固定台２０ａ及び支持体２０ｂをスライ
ドさせる機構としては、ラックアンドピニオン、ボール
ねじ等がある。

【００１９】露光ユニット１８は、図１及び図２に示す
ように、例えば約１Ｗの紫外光源２２から、例えばコア
径約５０〜２００μｍの光ファイバ２４を介して入射さ
れた光ビーム１４を平行光化すると共に、その波形を整
形して光軸に垂直な面内での強度分布を矩形状に変換す
る整形光学系としてのホモジナイザ２６、ホモジナイザ
２６から入射された光ビームを例えば約１００万画素の
画像データに応じて各画素毎に変調するデジタル・マイ
クロミラー・デバイス（ＤＭＤ）２８、ＤＭＤ２８から
入射された光ビームを集光する集光レンズ３０、及び集
光レンズ３０を透過した光ビームを光硬化性樹脂１２の
表面の方向に反射する固定配置された反射ミラー３２を
備えている。なお、ＸＹ位置決め機構２０、紫外光源２
２及びＤＭＤ２８は、これらを制御するコントローラ
（図示せず）に接続されている。

【００２０】紫外光源２２としては、（１）窒化ガリウ
ム系半導体レーザ、（２）ブロードエリアの発光領域を
有する窒化ガリウム系半導体レーザ、（３）窒化ガリウ
ム系半導体レーザで固体レーザ結晶を励起して得られた
レーザビームを光波長変換素子で波長変換して出射する
半導体レーザ励起固体レーザ、（４）窒化ガリウム系半
導体レーザでファイバを励起して得られたレーザビーム
を光波長変換素子で波長変換して出射するファイバレー
ザ、（５）上記（１）〜（４）のいずれかのレーザ光源
またはランプ光源と合波光学系とで構成された紫外光源
などを用いることができる。

【００２１】ＤＭＤ２８は、図３に示すように、ＳＲＡ
Ｍセル（メモリセル）３８上に、微小ミラー（マイクロ
ミラー）４０が支柱により支持されて配置されたもので
あり、多数の（数１０万個から数１００万個）の微小ミ
ラーであるピクセルを格子状に配列して構成されたミラ
ーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支
えられたマイクロミラー４０が設けられており、マイク
ロミラー４０の表面にはアルミニウムが蒸着されてい
る。なお、マイクロミラー４０の反射率は９０％以上で
ある。また、マイクロミラー４０の直下には、ヒンジ及
びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造
ラインで製造されるシリコンゲートのＣＭＯＳのＳＲＡ
Ｍセル３８が配置されており、全体はモノリシック（一
体型）に構成されている。

【００２２】ＤＭＤ２８のＳＲＡＭセル３８にデジタル
信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラ
ー４０が、対角線を中心としてＤＭＤ２８が配置された
基板側に対して±α度（例えば±１０度）の範囲で傾け
られる。図４（Ａ）は、マイクロミラー４０がオン状態
である＋α度に傾いた状態を示し、図４（Ｂ）は、マイ
クロミラー４０がオフ状態である−α度に傾いた状態を
示す。従って、画像信号に応じて、ＤＭＤ２８の各ピク
セルにおけるマイクロミラー４０の傾きを、図３に示す
ように制御することによって、ＤＭＤ２８に入射された
光はそれぞれのマイクロミラー４０の傾き方向へ反射さ
れる。なお、図３には、ＤＭＤ２８の一部を拡大し、マ
イクロミラー４０が＋α度又は−α度に制御されている
状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー４０のオ
ンオフ制御は、ＤＭＤ２８に接続されたコントローラ
（図示せず）によって行われる。なお、オフ状態のマイ
クロミラー４０により光ビームが反射される方向には、
光吸収体（図示せず）が配置されている。

【００２３】上記の光造形装置では、例えば、光硬化性
樹脂１２の表面上での光ビームのスポット径（画素径）
を５０μｍとすると、１００万（１０００×１０００）
画素のＤＭＤ２８を備えた露光ユニット１８を用いた場
合には、面積５０ｍｍ×５０ｍｍの露光領域１６を同時
に露光することができる。即ち、露光領域１６は露光ユ
ニット１８により露光可能な領域である。

【００２４】次に、上記光造形装置を使用した光造形方
法について説明する。

【００２５】図５（Ａ）に示すように、露光領域１６は
多数個の画素に分割され、この多数個の画素は、相互に
隣接しない画素１０２で構成される第１のグループと、
相互に隣接しない画素１０４で構成される第２のグルー
プの２つのグループに分けられている。図５（Ａ）には
露光領域１６の一部を示すが、例えば１００万画素のＤ
ＭＤを備えた露光ユニット１８を用いた場合には、ＤＭ
Ｄの画素数に応じて露光領域１６を１００万個の画素に
分割することができる。

【００２６】画素１０２と画素１０４とは市松模様を構
成するように交互に配列されている。露光領域１６に対
応して露光ユニット１８に入力される画像データは、第
１のグループに属する画素１０２を露光するための第１
の画像データ、及び第２のグループに属する画素１０４
を露光するための第２の画像データの２つの画像データ
に変換されている。

【００２７】コントローラ（図示せず）によりＸＹ位置
決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８がＸ方向
及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の位置が決定
される。露光ユニット１８の位置が決定されると、紫外
光源２２から光ビームが出射され、露光領域１６の第１
の画像データがＤＭＤ２８のコントローラ（図示せず）
に送信される。ＤＭＤ２８のマイクロミラー４０は、受
信した第１の画像データに応じてオンオフ制御される。

【００２８】紫外光源２２から出射された光ビーム１４
は、光ファイバ２４を介してホモジナイザ２６に入射さ
れ、ホモジナイザ２６により平行光化されると共に、そ
の波形が整形され光軸に垂直な面内での強度分布が矩形
状に変換されて、ＤＭＤ２８へ入射される。ホモジナイ
ザ２６から入射された光ビーム１４は、ＤＭＤ２８のマ
イクロミラー４０がオン状態の場合には反射ミラー３２
の方向に、マイクロミラー４０がオフ状態の場合には光
吸収体（図示せず）の方向にそれぞれ反射される。即
ち、ＤＭＤ２８へ入射された光ビーム１４は、画像デー
タに応じて各画素毎に変調される。反射ミラー３２の方
向に反射された光ビーム１４は、集光レンズ３０により
集光され、集光された光ビーム１４が反射ミラー３２に
より光硬化性樹脂１２の表面の方向に反射される。これ
により、図５（Ｂ）に示すように、露光領域１６の第１
のグループに属する画素１０２が、光ビーム１４で露光
されて硬化する。

【００２９】次に、露光領域１６の第２の画像データが
ＤＭＤ２８のコントローラ（図示せず）に送信されて、
ＤＭＤ２８のマイクロミラー４０が、受信した第２の画
像データに応じてオンオフ制御され、図５（Ｃ）に示す
ように、第２のグループに属する画素１０４が、光ビー
ム１４で露光されて硬化し、画素と画素との隙間が埋め
られて、露光領域１６での樹脂の硬化が終了する。な
お、最小単位である１つの画素の画素径は、通常２５μ
ｍ〜５０μｍ程度（画素面積に換算すると６．２５×１
０^-4ｍｍ²〜２５．０×１０^-4ｍｍ²程度）であり、同じ
グループに属する隣接する２つの画素の間隔も、通常２
５μｍ〜５０μｍ程度である。

【００３０】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００３１】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光さ
れる第２のグループの画素同士も相互に隣接していな
い。このように隣接する画素は同時に露光されることが
無いので、隣接する画素に硬化収縮による歪みが伝播し
ない。即ち、露光領域全体を同時に露光する場合には、
硬化収縮による歪みは露光領域を伝播するに従い大きく
なり、相当の歪みが発生することになるが、本実施の形
態では、硬化収縮は１画素の範囲でのみ生じ、硬化収縮
による歪みは隣接する画素には伝播しない。また、１回
目の露光で硬化した画素は、その周囲を未硬化樹脂で囲
まれているため、１回目の露光で硬化した画素の収縮部
に未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。こ
れにより、光造形物において歪みの発生が顕著に抑制さ
れて、高精度での造形が可能となる。

【００３２】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００３３】更に、本実施の形態では、隣接する２個以
上の画素が同時に露光されないように露光されることに
なるが、１つの画素の面積は６．２５×１０^-4ｍｍ²〜
２５．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、歪みの発生が十分
に抑制される。また、同じグループに属する隣接する２
つの画素の間隔は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度であ
り、最初に露光された領域に未露光の領域から未硬化樹
脂が円滑に供給されて、硬化収縮による歪みの発生が抑
制される。

【００３４】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する３個以
上の画素が同時に露光されないように露光した後、未露
光の画素を、隣接する３個以上の画素が同時に露光され
ないように露光して、２回の露光で樹脂硬化層１層分の
硬化を行い、平板状の光造形物を得る例について説明す
る。なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の
形態と同じ光造形装置を使用する。

【００３５】図６に示すように、露光領域１６は多数個
の画素に分割され、この多数個の画素は、隣接する２個
の画素からなる画素群１０６で構成される第１のグルー
プと、隣接する２個の画素からなる画素群１０８で構成
される第２のグループの２つのグループに分けられてい
る。図６には露光領域１６の一部を示すが、例えば１０
０万画素のＤＭＤを備えた露光ユニット１８を用いた場
合には、ＤＭＤの画素数に応じて露光領域１６を１００
万個の画素に分割することができる。

【００３６】画素群１０６と画素群１０８とは、同じグ
ループに属する画素群同士が相互に隣接することが無い
ように配列されると共に、２種類の画素群が市松模様を
構成するように交互に配列されている。露光領域１６に
対応して露光ユニット１８に入力される画像データは、
第１のグループに属する画素群１０６を露光するための
第１の画像データ、及び第２のグループに属する画素群
１０８を露光するための第２の画像データの２つの画像
データに変換されている。

【００３７】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１６の第１のグループに属
する画素群１０６が、光ビーム１４で露光されて硬化す
る。次に、第２の画像データに基づき、第２のグループ
に属する画素群１０８が、光ビーム１４で露光されて硬
化し、画素群と画素群との隙間が埋められて、露光領域
１６での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位である
１つの画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度で
あるため、１つの画素群の面積は、１２．５×１０^-4ｍ
ｍ²〜５０．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、同じグループ
に属する隣接する２つの画素群の間隔も、通常２５μｍ
〜１ｍｍ程度である。

【００３８】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００３９】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素群同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光
される第２のグループの画素群同士も相互に隣接してい
ない。このように隣接する画素群は同時に露光されるこ
とが無いので、隣接する画素群に硬化収縮による歪みが
伝播しない。即ち、露光領域全体を同時に露光する場合
には、硬化収縮による歪みは露光領域を伝播するに従い
大きくなり、相当の歪みが発生することになるが、本実
施の形態では、硬化収縮は１つの画素群の範囲でのみ生
じ、硬化収縮による歪みは隣接する画素群には伝播しな
い。また、１回目の露光で硬化した画素群は、その周囲
を未硬化樹脂で囲まれているため、１回目の露光で硬化
した画素群の収縮部に未硬化樹脂が供給され、歪みの発
生が抑制される。これにより、光造形物における歪みの
発生が顕著に抑制されて、高精度での造形が可能とな
る。

【００４０】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００４１】更に、本実施の形態では、隣接する３個以
上の画素が同時に露光されないように露光されることに
なるが、１つの画素群の面積は１２．５×１０^-4ｍｍ²
〜５０．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、歪みの発生が十
分に抑制される。また、同じグループに属する隣接する
２つの画素群の間隔は、通常２５μｍ〜５０μｍ程であ
り、最初に露光された領域に未露光の領域から未硬化樹
脂が円滑に供給されて、硬化収縮による歪みの発生が抑
制される。

【００４２】上記の第２の実施の形態では、各画素群が
２個の画素から構成される例について説明したが、各画
素群を３以上の画素から構成することもできる。また、
画素群の形状も正方形や長方形には限定されず、その他
の多角形や多角形を組合わせて構成した形状であっても
よい。例えば、図７に示すように、露光領域１６を多数
個の画素に分割し、この多数個の画素を、中心画素とそ
の４近傍の画素の５個の画素からなる十二角形の画素群
１１０で構成される第１のグループと、同じく中心画素
とその４近傍の画素の５個の画素からなる画素群１１２
で構成される第２のグループの２つのグループに分けて
露光するようにしてもよい。この場合にも、画素群１１
０と画素群１１２とは、同じグループに属する画素群同
士が相互に隣接することが無いように交互に配列されて
いるので、隣接する画素群が同時に露光されず、硬化収
縮は１つの画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪
みは隣接する画素群には伝播しない。また、１回目の露
光で硬化した画素群は、その周囲を未硬化樹脂で囲まれ
ているため、１回目の露光で硬化した画素群の収縮部に
未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。

【００４３】また、図８に示すように、露光領域１６を
多数個の画素に分割し、この多数個の画素を、中心画素
とその８近傍の画素の９個の画素からなる画素群１１４
で構成される第１のグループと、同じく中心画素とその
８近傍の画素の９個の画素からなる画素群１１６で構成
される第２のグループの２つのグループに分けて露光す
るようにしてもよい。この場合にも、画素群１１４と画
素群１１６とは、同じグループに属する画素群同士が相
互に隣接することが無いように交互に配列されているの
で、隣接する画素群が同時に露光されず、硬化収縮は１
つの画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪みは隣
接する画素群には伝播しない。また、１回目の露光で硬
化した画素群は、その周囲を未硬化樹脂で囲まれている
ため、１回目の露光で硬化した画素群の収縮部に未硬化
樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。

【００４４】上記の第２の実施の形態では、２つのグル
ープに属する画素群の各々が同じ形状である例について
説明したが、２つのグループに属する画素群の形状が同
じである必要はなく異なる形状であってもよい。例え
ば、図９に示すように、露光領域１６を多数個の画素に
分割し、５×５の隣接する２５個の画素からなる画素群
１１８、画素群１１８とは隣接しない画素１２０、及び
１列に配列された５個の画素からなる画素群１２２と
し、この多数個の画素を、画素群１１８及び画素１２０
で構成される第１のグループと、画素群１２２で構成さ
れる第２のグループの２つのグループに分けて露光する
ようにしてもよい。

【００４５】この場合には、１回目に同時に露光される
第１のグループに属する画素群同士（画素群１１８同
士）または画素群と画素（画素群１１８と画素１２０）
が、相互に隣接することが無いように交互に配列されて
いるので、隣接する画素群が同時に露光されず、硬化収
縮は１つの画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪
みは隣接する画素群には伝播しない。また、２回目に同
時に露光される第２のグループに属する画素群同士（画
素群１２２同士）も相互に隣接することが無いように交
互に配列されているので、隣接する画素群が同時に露光
されず、硬化収縮は１つの画素群の範囲でのみ生じ、硬
化収縮による歪みは隣接する画素群には伝播しない。ま
た、１回目の露光で硬化した画素群は、その周囲を未硬
化樹脂で囲まれているため、１回目の露光で硬化した画
素群の収縮部に未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑
制される。

【００４６】（第３の実施の形態）第３の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する２６個
以上の画素が同時に露光されないように露光した後、未
露光の画素を同時に露光して、２回の露光で樹脂硬化層
１層分の硬化を行い、平板状の光造形物を得る例につい
て説明する。なお、第３の実施の形態においても、第１
の実施の形態と同じ光造形装置を使用する。

【００４７】図１０に示すように、露光領域１６は多数
個の画素に分割され、この多数個の画素は、隣接する２
５個の画素からなる画素群１２４で構成される第１のグ
ループと、残りの隣接する画素からなる単一の画素群１
２６で構成される第２のグループの２つのグループに分
けられている。画素群１２４同士は、相互に隣接するこ
とが無いように、格子状に配列されている。図１０には
露光領域１６の一部を示すが、例えば１００万画素のＤ
ＭＤを備えた露光ユニット１８を用いた場合には、ＤＭ
Ｄの画素数に応じて露光領域１６を１００万個の画素に
分割することができる。

【００４８】露光領域１６に対応して露光ユニット１８
に入力される画像データは、第１のグループに属する画
素群１２４を露光するための第１の画像データ、及び第
２のグループに属する画素群１２６を露光するための第
２の画像データの２つの画像データに変換されている。

【００４９】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１６の第１のグループに属
する画素群１２４が、光ビーム１４で露光されて硬化す
る。次に、第２の画像データに基づき、第２のグループ
に属する画素群１２６が、光ビーム１４で露光されて硬
化し、画素群と画素群との隙間が埋められて、露光領域
１６での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位である
１つの画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度で
あるため、第１のグループに属する１つの画素群の面積
は、１．５６×１０^-2ｍｍ²〜６．２５×１０^-2ｍｍ²程
度であり、第１のグループに属する隣接する２つの画素
群の間隔も、通常２５μｍ〜５０μｍ程度である。

【００５０】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００５１】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素群同士は相互に隣接していない。２回目に同時に露光
される第２のグループには単一の画素群のみが含まれ
る。このように隣接する画素群は同時に露光されること
が無いので、硬化収縮による歪みは隣接する画素群には
伝播しない。即ち、露光領域全体を同時に露光する場合
には、硬化収縮による歪みは露光領域を伝播するに従い
大きくなり、相当の歪みが発生することになるが、本実
施の形態では、硬化収縮は１つの画素群の範囲でのみ生
じ、硬化収縮による歪みは隣接する画素群には伝播しな
い。また、１回目の露光で硬化した画素群は、その周囲
を未硬化樹脂で囲まれているため、１回目の露光で硬化
した画素群の収縮部に未硬化樹脂が供給され、歪みの発
生が抑制される。また、第２のグループに含まれる画素
群は、残りの隣接する画素から構成されているが、１回
目の露光時に露光領域の大部分が露光されているので、
２回目の露光時に残りの隣接する画素が同時に露光され
ても、大きな歪みを生じることが無い。これにより光造
形物における歪みの発生が顕著に抑制されて、高精度で
の造形が可能となる。

【００５２】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００５３】更に、本実施の形態では、隣接する２６個
以上の画素が同時に露光されないように露光されること
になるが、第１のグループに属する１つの画素群の面積
は１．５６×１０^-2ｍｍ²〜６．２５×１０^-2ｍｍ²程度
であり、歪みの発生が十分に抑制される。また、第１の
グループに属する隣接する２つの画素群の間隔は、通常
２５μｍ〜５０μｍ程度であり、最初に露光された領域
に未露光の領域から未硬化樹脂が円滑に供給されて、硬
化収縮による歪みの発生が抑制される。

【００５４】上記の第３の実施の形態では、１回目に露
光される画素群１２４を格子状に配列する例について説
明したが、例えば、図１１に示すように、隣接する２５
個の画素からなる画素群１２８の列方向の配列ピッチを
隔行毎に半分ずらして配列してもよい。なお、画素群１
３０は、残りの隣接する画素からなる単一の画素群であ
る。

【００５５】また、上記の第３の実施の形態では、第２
のグループに含まれる画素群が、残りの隣接する画素か
ら構成された単一の画素群である例について説明した
が、第２のグループを相互に隣接しない画素で構成する
こともできる。例えば、図１２に示すように、正方形の
露光領域１００は多数個の画素に分割され、この多数個
の画素は、隣接する１３個の画素からなる画素群１３２
で構成される第１のグループと、相互に隣接しない残り
の画素１３４で構成される第２のグループの２つのグル
ープに分けられている。この場合にも、１回目に同時に
露光される第１のグループに属する画素群１３２同士
は、相互に隣接することが無いように千鳥状に配列され
ているので、隣接する画素群が同時に露光されず、硬化
収縮は１つの画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による
歪みは隣接する画素群には伝播しない。また、１回目の
露光で硬化した画素群は、その周囲を未硬化樹脂で囲ま
れているため、１回目の露光で硬化した画素群の収縮部
に未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。ま
た、２回目に同時に露光される第２のグループに属する
画素１３４同士も、相互に隣接していないので、隣接す
る画素群が同時に露光されず、硬化収縮は１つの画素の
範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪みは隣接する画素に
は伝播しない。

【００５６】（第４の実施の形態）第４の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する２個以
上の画素が同時に露光されないように露光した後、未露
光の画素を露光する際に、未露光の画素を２つのグルー
プに分け、各グループ毎に、隣接する２個以上の画素が
同時に露光されないように露光して、３回の露光で樹脂
硬化層１層分の硬化を行い、平板状の光造形物を得る例
について説明する。なお、第４の実施の形態において
も、第１の実施の形態と同じ光造形装置を使用する。

【００５７】図１３に示すように、露光領域１６は多数
個の画素に分割され、この多数個の画素は、相互に隣接
しない画素１３６で構成される第１のグループ、相互に
隣接しない画素１３８で構成される第２のグループ、及
び残りの相互に隣接しない画素１４０で構成される第３
のグループの３つのグループに分けられている。図１３
には露光領域１６の一部を示すが、例えば１００万画素
のＤＭＤを備えた露光ユニット１８を用いた場合には、
ＤＭＤの画素数に応じて露光領域１６を１００万個の画
素に分割することができる。

【００５８】露光領域１６に対応して露光ユニット１８
に入力される画像データは、画素１３６を露光するため
の第１の画像データ、画素１３８を露光するための第２
の画像データ、及び画素１４０を露光するための第３の
画像データの３つの画像データに変換されている。

【００５９】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１６の第１のグループに属
する画素１３６が、光ビーム１４で露光されて硬化す
る。次に、第２の画像データに基づき、第２のグループ
に属する画素１３８が、光ビーム１４で露光されて硬化
する。次に、第３の画像データに基づき、第３のグルー
プに属する画素１４０が、光ビーム１４で露光されて硬
化し、画素と画素との隙間が埋められて、露光領域１６
での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位である１つ
の画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度であ
り、１つの画素の面積は、６．２５×１０^-4ｍｍ²〜２
５．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、同じグループに属す
る隣接する２つの画素の間隔も、通常２５μｍ〜５０μ
ｍ程度である。

【００６０】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００６１】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光さ
れる第２のグループの画素同士も相互に隣接していな
い。また、３回目に同時に露光される第３のグループの
画素同士も相互に隣接していない。このように隣接する
画素は同時に露光されることが無いので、隣接する画素
に硬化収縮による歪みが伝播しない。即ち、露光領域全
体を同時に露光する場合には、硬化収縮による歪みは露
光領域を伝播するに従い大きくなり、相当の歪みが発生
することになるが、本実施の形態では、硬化収縮は１画
素の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪みは隣接する画
素には伝播しない。また、１回目の露光で硬化した画素
は、その周囲を未硬化樹脂で囲まれているため、１回目
の露光で硬化した画素の収縮部に未硬化樹脂が供給さ
れ、歪みの発生が抑制される。更に、１回目及び２回目
の露光で硬化した画素群の収縮部に、未露光部から未硬
化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。これによ
り光造形物における歪みの発生が顕著に抑制されて、高
精度での造形が可能となる。

【００６２】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００６３】更に、本実施の形態では、隣接する２個以
上の画素が同時に露光されないように露光されることに
なるが、１つの画素の面積は６．２５×１０^-4ｍｍ²〜
２５．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、歪みの発生が十分
に抑制される。また、同じグループに属する隣接する２
つの画素の間隔は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度であ
り、最初に露光された領域に未露光の領域から未硬化樹
脂が円滑に供給されて、硬化収縮による歪みの発生が抑
制される。

【００６４】（第５の実施の形態）第５の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する２個以
上の画素が同時に露光されないように露光した後、未露
光の画素を露光する際に、未露光の画素を２つのグルー
プに分け、隣接する２個以上の画素が同時に露光されな
いように露光した後、残りの画素を露光して、３回の露
光で樹脂硬化層１層分の硬化を行い、平板状の光造形物
を得る例について説明する。なお、第５の実施の形態に
おいても、第１の実施の形態と同じ光造形装置を使用す
る。

【００６５】図１４に示すように、露光領域１６は多数
個の画素に分割され、この多数個の画素は、相互に隣接
しない画素１４２で構成される第１のグループ、相互に
隣接しない画素１４４で構成される第２のグループ、及
び残りの隣接する画素からなる単一の画素群１４６で構
成される第３のグループの３つのグループに分けられて
いる。図１４には露光領域１６の一部を示すが、例えば
１００万画素のＤＭＤを備えた露光ユニット１８を用い
た場合には、ＤＭＤの画素数に応じて露光領域１６を１
００万個の画素に分割することができる。

【００６６】露光領域１６に対応して露光ユニット１８
に入力される画像データは、画素１４２を露光するため
の第１の画像データ、画素１４４を露光するための第２
の画像データ、及び画素群１４６を露光するための第３
の画像データの３つの画像データに変換されている。

【００６７】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１００の第１のグループに
属する画素１４２が、光ビーム１４で露光されて硬化す
る。次に、第２の画像データに基づき、第２のグループ
に属する画素１４４が、光ビーム１４で露光されて硬化
する。次に、第３の画像データに基づき、第３のグルー
プに属する画素群１４６が、光ビーム１４で露光されて
硬化し、画素と画素との隙間が埋められて、露光領域１
６での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位である１
つの画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ程度であ
り、１つの画素の面積は、６．２５×１０^-4ｍｍ²〜２
５．０×１０^-4ｍｍ²程度であり、同じグループに属す
る隣接する２つの画素の間隔も、通常２５μｍ〜５０μ
ｍ程度である。

【００６８】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００６９】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光さ
れる第２のグループの画素同士も相互に隣接していな
い。このように１回目及び２回目の露光時には、隣接す
る画素群は同時に露光されることが無いので、硬化収縮
による歪みは隣接する画素には伝播しない。また、３回
目に同時に露光される第３のグループには単一の画素群
のみが含まれ、隣接する画素群は同時に露光されること
が無いので、硬化収縮による歪みは隣接する画素群には
伝播しない。即ち、露光領域全体を同時に露光する場合
には、硬化収縮による歪みは露光領域を伝播するに従い
大きくなり、相当の歪みが発生することになるが、本実
施の形態では、硬化収縮は１つの画素または１つの画素
群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪みは隣接する画
素または画素群には伝播しない。また、第３のグループ
に含まれる画素群は、残りの隣接する画素から構成され
ているが、１回目及び２回目の露光時に露光領域の大部
分が露光されているので、３回目の露光時に残りの隣接
する画素が同時に露光されても、大きな歪みを生じるこ
とが無い。また、１回目の露光で硬化した画素は、その
周囲を未硬化樹脂で囲まれているため、１回目の露光で
硬化した画素の収縮部に未硬化樹脂が供給され、歪みの
発生が抑制される。更に、１回目及び２回目の露光で硬
化した画素群の収縮部に、未露光部から未硬化樹脂が供
給され、歪みの発生が抑制される。これにより光造形物
における歪みの発生が顕著に抑制されて、高精度での造
形が可能となる。

【００７０】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００７１】更に、本実施の形態では、１回目及び２回
目の露光では、隣接する２個以上の画素が同時に露光さ
れないように露光されることになるが、１つの画素の面
積は６．２５×１０^-4ｍｍ²〜２５．０×１０^-4ｍｍ²程
度であり、歪みの発生が十分に抑制される。また、同じ
グループに属する隣接する２つの画素の間隔は、通常２
５μｍ〜５０μｍ程度であり、最初に露光された領域に
未露光の領域から未硬化樹脂が円滑に供給されて、硬化
収縮による歪みの発生が抑制される。

【００７２】（第６の実施の形態）第６の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する５個以
上の画素が同時に露光されないように露光した後、未露
光の画素を露光する際に、未露光の画素を２つのグルー
プに分け、各グループ毎に、隣接する５個以上の画素が
同時に露光されないように露光して、３回の露光で樹脂
硬化層１層分の硬化を行い、平板状の光造形物を得る例
について説明する。なお、第６の実施の形態において
も、第１の実施の形態と同じ光造形装置を使用する。

【００７３】図１５に示すように、露光領域１６は多数
個の画素に分割され、この多数個の画素は、隣接する４
つの画素からなる画素群１４８で構成される第１のグル
ープ、隣接する４つの画素からなる画素群１５０で構成
される第２のグループ、及び残りの相互に隣接する４つ
の画素からなる画素群１５２で構成される第３のグルー
プの３つのグループに分けられている。図１５には露光
領域１６の一部を示すが、例えば１００万画素のＤＭＤ
を備えた露光ユニット１８を用いた場合には、ＤＭＤの
画素数に応じて露光領域１６を１００万個の画素に分割
することができる。

【００７４】露光領域１６に対応して露光ユニット１８
に入力される画像データは、画素１４８を露光するため
の第１の画像データ、画素１５０を露光するための第２
の画像データ、及び画素１５２を露光するための第３の
画像データの３つの画像データに変換されている。

【００７５】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１００の第１のグループに
属する画素群１４８が、光ビーム１４で露光されて硬化
する。次に、第２の画像データに基づき、第２のグルー
プに属する画素群１５０が、光ビーム１４で露光されて
硬化する。次に、第３の画像データに基づき、第３のグ
ループに属する画素群１５２が、光ビーム１４で露光さ
れて硬化し、画素群と画素群との隙間が埋められて、露
光領域１６での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位
である１つの画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ
程度であるため、第１のグループに属する１つの画素群
の面積は、０．２５×１０^-2ｍｍ²〜１．００×１０^-2
ｍｍ²程度であり、第１のグループに属する隣接する２
つの画素群の間隔も、通常５０μｍ〜１ｍｍ程度であ
る。

【００７６】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００７７】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素群同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光
される第２のグループの画素群同士も相互に隣接してい
ない。また、３回目に同時に露光される第３のグループ
の画素群同士も相互に隣接していない。このように隣接
する画素群は同時に露光されることが無いので、隣接す
る画素群に硬化収縮による歪みが伝播しない。即ち、露
光領域全体を同時に露光する場合には、硬化収縮による
歪みは露光領域を伝播するに従い大きくなり、相当の歪
みが発生することになるが、本実施の形態では、硬化収
縮は１画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪みは
隣接する画素群には伝播しない。また、１回目の露光で
硬化した画素群は、その周囲を未硬化樹脂で囲まれてい
るため、１回目の露光で硬化した画素群の収縮部に未硬
化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。更に、１
回目及び２回目の露光で硬化した画素群の収縮部に、未
露光部から未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制さ
れる。これにより光造形物における歪みの発生が顕著に
抑制されて、高精度での造形が可能となる。

【００７８】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００７９】更に、本実施の形態では、隣接する５個以
上の画素が同時に露光されないように露光されることに
なるが、第１のグループに属する１つの画素群の面積は
０．２５×１０^-2ｍｍ²〜１．００×１０^-2ｍｍ²程度で
あり、歪みの発生が十分に抑制される。また、第１のグ
ループに属する隣接する２つの画素群の間隔は、通常５
０μｍ〜１ｍｍ程度であり、最初に露光された領域に未
露光の領域から未硬化樹脂が円滑に供給されて、硬化収
縮による歪みの発生が抑制される。

【００８０】（第７の実施の形態）第７の実施の形態で
は、露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する５個以
上の画素が同時に露光されないように露光した後、未露
光の画素を露光する際に、未露光の画素を２つのグルー
プに分け、隣接する５個以上の画素が同時に露光されな
いように露光した後、残りの画素を露光して、３回の露
光で樹脂硬化層１層分の硬化を行い、平板状の光造形物
を得る例について説明する。なお、第７の実施の形態に
おいても、第１の実施の形態と同じ光造形装置を使用す
る。

【００８１】図１６に示すように、露光領域１６は多数
個の画素に分割され、この多数個の画素は、隣接する４
つの画素からなる画素群１５４で構成される第１のグル
ープ、隣接する４つの画素からなる画素群１５６で構成
される第２のグループ、及び残りの隣接する画素からな
る単一の画素群１５８で構成される第３のグループの３
つのグループに分けられている。図１６には露光領域１
６の一部を示すが、例えば１００万画素のＤＭＤを備え
た露光ユニット１８を用いた場合には、ＤＭＤの画素数
に応じて露光領域１６を１００万個の画素に分割するこ
とができる。

【００８２】露光領域１６に対応して露光ユニット１８
に入力される画像データは、画素群１５４を露光するた
めの第１の画像データ、画素群１５６を露光するための
第２の画像データ、及び画素群１５８を露光するための
第３の画像データの３つの画像データに変換されてい
る。

【００８３】第１の実施の形態と同様にして、第１の画
像データに基づき、露光領域１００の第１のグループに
属する画素群１５４が、光ビーム１４で露光されて硬化
する。次に、第２の画像データに基づき、第２のグルー
プに属する画素群１５６が、光ビーム１４で露光されて
硬化する。次に、第３の画像データに基づき、第３のグ
ループに属する画素群１５８が、光ビーム１４で露光さ
れて硬化し、画素群と画素群との隙間が埋められて、露
光領域１６での樹脂の硬化が終了する。なお、最小単位
である１つの画素の画素径は、通常２５μｍ〜５０μｍ
程度であるため、第１のグループに属する１つの画素群
の面積は、０．２５×１０^-2ｍｍ²〜１．００×１０^-2
ｍｍ²程度であり、第１のグループに属する隣接する２
つの画素群の間隔も、通常５０μｍ〜１ｍｍ程度であ
る。

【００８４】続いて、コントローラ（図示せず）により
ＸＹ位置決め機構２０が駆動されて、露光ユニット１８
がＸ方向及びＹ方向に移動され、露光ユニット１８の次
の位置が決定され、同様にして所定領域が露光される。
この動作が数回繰り返されて、１層分の光硬化性樹脂１
２の硬化が終了する。続いて、造形テーブル（図示せ
ず）を１層分降下させ、同様にして次の樹脂層を露光す
る。この造形テーブルの降下と露光とを数回繰り返すこ
とにより、平板状の光造形物を得ることができる。

【００８５】以上の通り、本実施の形態に係る光造形方
法では、１回目に同時に露光される第１のグループの画
素群同士は相互に隣接しておらず、２回目に同時に露光
される第２のグループの画素群同士は相互に隣接してい
ない。また、３回目に同時に露光される第３のグループ
には単一の画素群のみが含まれる。このように隣接する
画素群は同時に露光されることが無いので、硬化収縮に
よる歪みは隣接する画素群には伝播しない。即ち、露光
領域全体を同時に露光する場合には、硬化収縮による歪
みは露光領域を伝播するに従い大きくなり、相当の歪み
が発生することになるが、本実施の形態では、硬化収縮
は１つの画素群の範囲でのみ生じ、硬化収縮による歪み
は隣接する画素群には伝播しない。また、１回目の露光
で硬化した画素群は、その周囲を未硬化樹脂で囲まれて
いるため、１回目の露光で硬化した画素群の収縮部に未
硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制される。更に、
１回目及び２回目の露光で硬化した画素群の収縮部に、
未露光部から未硬化樹脂が供給され、歪みの発生が抑制
される。また、第３のグループに含まれる画素群は、残
りの隣接する画素から構成されているが、１回目及び２
回目の露光時に露光領域の大部分が露光されているの
で、３回目の露光時に残りの隣接する画素が同時に露光
されても、大きな歪みを生じることが無い。これにより
光造形物における歪みの発生が顕著に抑制されて、高精
度での造形が可能となる。

【００８６】また、ＤＭＤを備えた露光ユニットによ
り、所定面積の領域を同時に露光するので、高速での造
形が可能となる。

【００８７】更に、本実施の形態では、隣接する５個以
上の画素が同時に露光されないように露光されることに
なるが、第１のグループに属する１つの画素群の面積は
０．２５×１０^-2ｍｍ²〜１．００×１０^-2ｍｍ²程度で
あり、歪みの発生が十分に抑制される。また、第１のグ
ループに属する隣接する２つの画素群の間隔は、通常５
０μｍ〜１ｍｍ程度であり、最初に露光された領域に未
露光の領域から未硬化樹脂が円滑に供給されて、硬化収
縮による歪みの発生が抑制される。

【００８８】上記の第１〜第７の実施の形態では、画素
形状を正方形としたが、画素形状が相違しても同様の効
果を得ることができる。画素形状は正方形には限られ
ず、三角形、六角形、八角形等の多角形状でもよく、ま
た円形、楕円形、長円等の輪郭に曲線を含む形状であっ
てもよい。

【００８９】また、上記の第１〜第７の実施の形態で
は、特定の光造形装置を使用して本発明の光造形方法を
実施する例について説明したが、複数の画素を含む露光
領域を同時に複数の光ビームで露光（面露光）すること
ができる光造形装置であれば、他の光造形装置を用いて
本発明の光造形方法を実施することができる。

【００９０】また、上記の第１〜第７の実施の形態で
は、露光領域を１００万画素に分割すると共に、同時に
露光される画素群の画素数が２５個以下である例につい
て説明したが、同時に露光される画素群の画素数は、露
光領域の全画素数の少なくとも７５％以下とすることが
好ましい。例えば、露光領域を１００万個の画素に分割
した場合には、同時に露光される１つの画素群は７５万
個以下の画素で構成することができる。露光領域を２つ
に分けて、１つの領域を露光した後に、残る１つの領域
を露光するようにすれば、全露光領域を１度に露光する
場合に比べて歪みの発生が抑制されるが、同時に露光さ
れる画素群の画素数が、露光領域の全画素数の７５％を
超えたのでは、露光領域を分割したことによる歪み抑制
効果が十分に得られない。

【００９１】また、露光領域の画素数をｙとしたとき、
所定個ｎは下記式を満たすように決定することがより好
ましい。例えば、露光領域の画素数を１００万画素とす
ると、隣接する１００個以上の画素が同時に露光されな
いように露光する。

【００９２】

【数３】

【００９３】前記所定個は２個〜２６個とするのが特に
好ましい。同時に露光される１つの画素群に含まれる画
素の個数を所定範囲とすることで、硬化収縮による歪み
はこの範囲でのみ生じ、隣接する画素には伝播しない。

【００９４】なお、最初の露光で未露光であった画素を
露光する場合にも、隣接する所定個以上の画素が同時に
露光されないように露光することが好ましいが、この場
合にも、隣接する所定個未満の画素数を、露光領域の全
画素数の少なくとも７５％以下とすることが好ましい。

【００９５】また、上記の第１〜第７の実施の形態で
は、同時に露光される画素群を均等に分散配置した例に
ついて説明したが、画素群の配置方法によっても歪み抑
制効果が変化する。例えば、図１８に示すように、露光
領域にスパイラル状に配列した画素からなる画素群の場
合には、同時に露光される画素群の画素数が大きくて
も、良好な歪み抑制効果を得ることができる。

【００９６】上記の第１〜第７の実施の形態では、空間
変調素子としてデジタル・マイクロミラー・デバイス
（ＤＭＤ）を備えた露光ユニットを用いる例について説
明したが、空間変調素子として回折格子光バルブ（ＧＬ
Ｖ：Grating Light Valve）を備えたＧＬＶ及び可動ミ
ラーからなる露光ユニットを用いることもできる。ＧＬ
Ｖは線方向での変調に適しており、光源とＧＬＶを主走
査方向に配列したＧＬＶアレイとを用いて露光手段を構
成してもよい。この場合、ＧＬＶアレイが主走査方向と
交差する副走査方向に移動するように、露光手段を光硬
化性樹脂の表面に対し相対移動させる、直動位置決め機
構等の移動手段または可動ミラーのような走査手段を設
けることが好ましい。ＧＬＶ及び可動ミラーからなる露
光ユニットによっても所定面積の領域を同時に露光する
ことができ、高速での造形が可能になる。

【００９７】

【発明の効果】本発明の光造形方法によれば、光造形物
における歪みの発生が抑制され、高精度での造形が可能
になる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光造形方法に
使用する光造形装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す光造形装置の露光ユニットの構成を
示す部分拡大図である。

【図３】ＤＭＤの構成を示す部分拡大図である。

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、ＤＭＤの動作を説明する
ための説明図である。

【図５】（Ａ）は露光領域の露光パターンの１例を示す
平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の画素１０２を露光した
後の状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は（Ａ）の画素１
０４を露光した後の状態を示す斜視図である。

【図６】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平面
図である。

【図７】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平面
図である。

【図８】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平面
図である。

【図９】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平面
図である。

【図１０】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１１】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１２】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１３】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１４】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１５】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１６】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【図１７】（Ａ）は、樹脂硬化層を順次積層して造形さ
れた３次元モデルの断面図であり、（Ｂ）は、硬化時の
歪みによる変形の様子を模式的に表す断面図である。

【図１８】露光領域の露光パターンの他の１例を示す平
面図である。

【符号の説明】

１０容器１２光硬化性樹脂１４光ビーム１６領域１８、１８Ａ露光ユニット２０ＸＹ位置決め機構２２紫外光源２４光ファイバ２６ホモジナイザ２８デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）３０集光レンズ３２反射ミラー１００露光領域１０２、１０４画素１０６、１０８画素群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光硬化性樹脂を光ビームで露光して３次元
モデルを造形する光造形方法であって、光硬化性樹脂の
露光領域を多数個の画素に分割し、隣接する所定個以上
の画素が同時に露光されないように露光した後、未露光
の画素を露光する光造形方法。
【請求項２】隣接する所定個未満の画素数を、露光領域
の全画素数の少なくとも７５％以下とする請求項１に記
載の光造形方法。
【請求項３】露光領域の画素数をｙとしたとき、前記所
定個ｎは下記式を満たすように決定される請求項１また
は２に記載の光造形方法。【数１】
【請求項４】前記所定個を２個〜２６個とする請求項１
〜３のいずれか１項に記載の光造形方法。
【請求項５】隣接する所定個未満の画素で構成される領
域の面積が１ｍｍ²以下である請求項１〜４のいずれか
１項に記載の光造形方法。
【請求項６】隣接する所定個未満の画素で構成される領
域間の間隔が０．０２５ｍｍ以上である請求項１〜５の
いずれか１項に記載の光造形方法。
【請求項７】前記未露光の画素を、隣接する所定個以上
の画素が同時に露光されないように露光する請求項１〜
６のいずれか１項に記載の光造形方法。
【請求項８】隣接する所定個未満の画素数を、露光領域
の全画素数の少なくとも７５％以下とする請求項７に記
載の光造形方法。