JP2008068621A - 立体像形成における露光レベルによる投影像の壁面滑らかさ、特徴要素の精度、解像度の向上 - Google Patents
立体像形成における露光レベルによる投影像の壁面滑らかさ、特徴要素の精度、解像度の向上 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】固化可能感光性樹脂構築材料上にデジタル的に光投影された三次元物体の横断面の像のグレイスケールまたは時間、あるいは、その両方に応じて変えられる露光レベルを用いる立体像形成の装置および方法。投影ピクセルの露光のグレイスケール・レベルを用いれば、投影境界線ピクセル中の重合境界線を制御して、三次元物体中の像の特徴要素を保持でき、しかも、この像のサイズにわたって投影される像中のピクセル数で制限されるデジタル・ライト・プロジェクタを使用して、普通なら発生するはずのざらさらのエッジまたは平坦でないエッジを滑らかにすることができる。
【選択図】図2
Description
Claims (32)
- 1層ずつ三次元物体を成形する方法であって、
a.構築される三次元物体の横断面層のビットマップ・データを形成するステップと、
b.固化可能感光性樹脂構築材料を像形成エリアに受け渡すステップと、
c.ただ1つの横断面層の前記ビットマップ・データを表す像を、放射源から、前記像形成エリア内の前記固化可能感光性樹脂構築材料上に投影することで、該像形成エリア内のピクセルに照射して、前記固化可能感光性樹脂構築材料を選択的に固化させるステップと、
d.前記放射源の境界線ピクセルのグレイスケールを変えることで、異なるピクセルへの照射時間をそれぞれに制御することで、前記ピクセルの焦点度を変えて、それぞれのピクセル照射の光分布の幅を制御することで、または、前記放射源の輝度対老化を変えることで、あるいは、それらの操作の組合せで、前記像形成エリア内の露光を制御して、前記固化可能感光性樹脂構築材料の境界線重合を制御し、それにより、前記物体のボーダーを画定するステップと、
e.複数の物体横断面を形成して、滑らかな壁面と微細な特徴要素の保持がある物体を得るまで、ステップb、ステップc、ステップdを、複数回、繰り返すステップと、
を含む方法。 - 前記ビットマップ・データが、(i)構築される前記三次元物体のデジタルデータを受け取り、(ii)前記三次元デジタルデータを処理して、前記三次元物体の横断面層を表すスライス・データを形成し、(iii)前記スライス・データをビットマップ・データに変換することで、形成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(d)が、前記露光時間を、すべての境界線ピクセルに対して一定に保ちながら、前記放射源の前記境界線ピクセルの前記グレイスケールを変えることで、実行されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- ステップ(a)が、構築される前記三次元物体の三次元CADデータを受け取るステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ステップ(a)が、物理的な物品をデジタル化するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのステップ(d)が、前記放射源の焦点を合わせて、ピクセル照射ごとに光分布の幅を制御するステップと、前記放射源によるグレイスケール露光のレベルを制御するステップと、前記放射源によるピクセルへの照射時間を制御するステップとを組み合わせることで、像形成エリア内の前記露光を制御するステップの組合せで実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記放射源が、UV放射源、可視光源、およびそれらの組合せから成る群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記放射源が、デジタル・ライト・プロジェクタであることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記固化可能感光性樹脂構築材料が、固化可能感光性樹脂の液体樹脂配合剤、固化可能感光性樹脂のペースト、固化可能感光性樹脂のゲル、固化可能感光性樹脂の半液体、およびそれらの組合せから成る群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記境界線ピクセルでの前記グレイスケール値にランダム化が取り入れられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 1層ずつ三次元物体を成形する方法であって、
a.構築される三次元物体の横断面層のビットマップ・データを形成するステップと、
b.ライト・プロジェクタを、像形成エリア内のそのピクセル焦点に対して特徴づけて、成形される前記物体のそれぞれのピクセル照射の光分布の幅を制御するステップと、
c.前記像形成エリア内のそれぞれのピクセルへの露光中に伝えられる光エネルギーの量を制御するために、前記ライト・プロジェクタを、前記像形成エリア内のピクセルの輝度分布対グレイスケール・レベルに対して、また、前記像形成エリア内のそれぞれのピクセルへの照射時間に対して特徴づけるステップと、
d.固化可能感光性樹脂構築材料を、放射線透過担持体により、像形成エリアに受け渡すステップと、
e.横断面像データを表す像を、前記ライト・プロジェクタから、前記放射線透過担持体を通じて投影して、像平面の露光の際に照射パターンでピクセルに照射して、前記液体媒体を選択的に固化させ、しかも、異なる露光パラメータを、前記像平面の異なるエリアに施すことによって、前記投影ピクセル中の前記感光性樹脂構築材料の前記重合境界線を制御するステップと、
f.前記三次元物体が構築されるまで、それぞれの横断面像データに対して、ステップ(d)とステップ(e)を繰り返すステップと、
を含む方法。 - 前記ビットマップ・データが、
i)構築される三次元物体のデジタルデータを受け取るステップ、
ii)前記デジタルデータを処理して、前記物体の横断面層を表すスライス・データを形成するステップ、
iii)前記スライス・データをビットマップ・データに変換するステップ、
により形成されることを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記ライト・プロジェクタが、前記ライト・プロジェクタ内のランプの輝度対老化に対してさらに特徴づけられ、また、前記ライト・プロジェクタの前記露光パラメータが、使用される前記固化可能感光性樹脂構築材料に合わせて較正されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記固化可能液体構築材料が、固化可能感光性樹脂の液体樹脂配合剤、固化可能感光性樹脂のペースト、固化可能感光性樹脂のゲル、固化可能感光性樹脂の半液体、およびそれらを組み合わせたものから成る群から選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記境界線ピクセルでの前記グレイスケール値にランダム化が取り入れられることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 立体像形成により、1層ずつ三次元物体を成形する装置であって、
a.フレームと、
b.前記フレームに、動けるように取り付けられた放射線透過担持体と、
c.三次元物体が前記放射線透過担持体を通じて構築されるときに、像を横断面に投影するために、前記フレームに取り付けられた放射源と、
d.前記固化可能感光性樹脂構築材料を前記放射線透過担持体に付けるのに効果的である、前記放射線透過担持体と流体連通している固化可能感光性樹脂構築材料の供給源と、
e.前記三次元物体が1層ずつ構築されるときに前記三次元物体を支持するために、前記フレームに動けるように取り付けられた支持台と、
f.前記放射線透過担持体および前記支持台の移動を制御し、また、前記固化可能感光性樹脂構築材料での前記三次元物体の横断面の像露光において、前記放射源による選択ピクセルへの照射を制御するのに効果的である、前記フレームに取り付けられたコントローラと、
g.構築される前記三次元物体に関して前記デジタルデータを受け取って、前記デジタルデータを、前記三次元物体の横断面を表すデータに変換するために、前記コントローラとデータのやり取りをしているコンピュータと、
を備え、
前記放射源が、横断面デジタルデータを表す像を前記放射線透過担持体を通じて投影して、像形成エリアの露光の際に照射パターンでピクセルに選択的に照射し、また、異なる露光パラメータを、前記像形成エリアの異なる部分に施して、前記固化可能感光性樹脂構築材料の前記重合境界線を制御することで前記固化可能感光性樹脂構築材料を選択的に固化させ、それにより、高解像度の像と、適正に位置づけられたすべての特徴要素と滑らかな壁面を持つ三次元物体とを得るような装置。 - 前記放射源が、UV放射源、可視光源、およびそれらの組合せから成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記放射源が、デジタル・ライト・プロジェクタであることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記放射線透過担持体がエンドレス・ベルトであることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記放射線透過担持体がさらにフレキシブル・フィルムであることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記放射線透過担持体がプレートであることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記コントローラが、前記固化可能液体での前記三次元物体の横断面の露光の際に、照射されるピクセルを、アルゴリズムを用いて選択するマイクロプロセッサであることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記デジタル・ライト・プロジェクタにより前記固化可能感光性樹脂構築材料上に投影された像の全域で輝度対グレイスケール・レベルを制御して、前記三次元物体の像投影を最適化するソフトウェアを前記マイクロプロセッサが使用することを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記像形成エリアに施される前記露光パラメータとして、露光の輝度レベル、照射パターン幅、および前記像形成エリア内のピクセルへの照射時間を用いて、ただ1回の露光で、前記三次元物体の投影境界線ピクセルの境界線を位置づけるソフトウェアを前記マイクロプロセッサが使用することを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 立体像形成により、1層ずつ三次元物体を成形する装置であって、
a.フレームと、
b.前記固化可能感光性樹脂構築材料を供給して、露光面が固化する構築材料の一層を形成するのに効果的である、固化可能感光性樹脂構築材料の供給源と、
c.三次元物体が構築されるときに、前記固化可能感光性樹脂構築材料の表面上に横断面像を投影するために前記フレームに取り付けられた放射源であって、前記三次元物体のそれぞれの横断面を固化させるのに効果的である放射源と、
d.前記三次元物体が1層ずつ構築されるときに前記三次元物体を支持するために、前記フレームに動けるように取り付けられた支持台と、
e.前記固化可能液体媒体の露光層を前記固化可能液体媒体の新たな層で再び被覆する作業を制御し、前記支持台の移動を制御し、さらに、前記固化可能液体媒体での前記三次元物体の横断面の像露光において、前記放射源による選択ピクセルへの照射を制御するのに効果的である、前記フレームに取り付けられたコントローラと、
f.構築される前記三次元物体に関して三次元デジタルデータを受け取って、前記三次元デジタルデータを、前記三次元物体の横断面を表すデータに変換するために、前記コントローラとデータのやり取りをしているコンピュータと、
g.前記デジタル・ライト・プロジェクタにより前記固化可能感光性樹脂構築材料上に投影された像の全域で輝度対グレイスケール・レベルを制御して、前記三次元物体の像投影を最適化することで、境界線ピクセル中の前記固化可能感光性樹脂構築材料の前記重合境界線を制御し、それにより、高解像度の像と、適正に位置づけられたすべての特徴要素と滑らかな壁面を持つ三次元物体とを得るソフトウェアと、
を備える装置。 - 前記放射源が、UV放射源、可視光源、およびそれらの組合せから成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記放射源が、デジタル・ライト・プロジェクタであることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記固化可能感光性樹脂構築材料の露光層を前記固化可能感光性樹脂構築材料の新たな層で再び被覆するために、前記フレームに動けるように取り付けられたリコータをさらに備えることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記固化可能感光性樹脂構築材料が、固化可能感光性樹脂の液体樹脂配合剤、固化可能感光性樹脂のペースト、固化可能感光性樹脂のゲル、固化可能感光性樹脂の半液体、およびそれらの組合せから成る群から選択されることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記ソフトウェアが、ただ1回の露光で前記三次元物体の投影境界線ピクセルの重合境界線を制御して、前記三次元物体の前記像投影を最適化し、かつ、適正に位置づけられたすべての特徴要素と滑らかな壁面を持つ三次元物体を得ることで、前記像平面媒体に施される輝度パラメータとして、露光の輝度レベル、照射パターン幅、および前記像平面内のピクセルへの照射時間も用いることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記固化可能感光性樹脂構築材料の供給源が、前記固化可能感光性樹脂構築材料のうち前記像が投影される面を有する、前記フレームに取り付けられたタンクであることを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 放射線透過担持体上で、前記固化可能感光性樹脂構築材料に像露光が行われることを特徴とする請求項25に記載の装置。
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